Hach LDO技术提高了制药公司废水处理工艺的效率
来源：美国哈希公司 阅读：2425 更新时间：2009-07-07 11:07百时美施贵宝（BMS）公司位于纽约雪城的制药厂，以往都是定期手动监测废水处理工艺中的溶解氧（DO）。应用这种技术时，操作人员无法对曝气池中的DO进行连续监测。为确保曝气充分，避免因负荷变化导致的安全性问题，他们的鼓风曝气量远远超过了实际需要。现在，公司采用新的技术―― DO在线监测仪后，操作人员可以连续、准确地监测曝气池中的 DO水平。自动变频驱动器（ VFDs ）可直接根据 DO读数情况，通过闭合线圈控制鼓风曝气机的运作。系统升级后，耗电量仅约为原先的 75%，为企业节省了相当可观的能源和维护费用，预计 BMS系统升级的投资收回期限不超过 1年。
公司简介
百时美施贵宝公司（BMS）是一家从事医药及相关保健产品生产的全球性企业，秉承“延长人类寿命，提高生活质量”的使命。位于纽约雪城的制药厂是公司历史最悠久、规模最大的工厂之一，建于 1943 年，是当时联邦政府遴选出的 12家大规模生产青霉素的公司之一。厂区拥有员工近 800 人，占地 90 英亩，办公、实验室和生产车间总面积达 170 万平方英尺。BMS 在最先进的中试车间中研发新的药物，批量生产青霉素的一种活性组分――活性抗生素。药厂拥有的大体积发酵设备在美国同行中是绝无仅有的。
周围环境的一份子
生产部门在六十年后幡然醒悟，认识到自己也是周围环境的一份子。因而对周围邻居们的关注特别敏感，采取了很多有效措施以确保其处理工艺尽可能高效和充分。其中污水处理设施，包括臭味的控制和消除等，尤其受到关注。BMS 以往一直是不惜牺牲能效，也要确保其处理工艺曝气池中 DO 达标。而今采用 Hach LDO®（荧光溶解氧）在线监测系统 24 小时连续监测后，操作人员能随时了解工艺的运行状况，从而及时对废水水流的突发异常现象做出应对措施。自动操作模式下 DO 测定的精确度相对手动模式有所提高，因而效率较高，大大节约了能耗，且进一步保障了臭味的控制消除效果。
BMS 处理工艺
BMS 的废水处理是外包给新泽西州Covanta 能源公司的 Fairfield 下属部门――古尼罕（Cunningham）环保有限公司的。污水处理由古尼罕公司的DeanMerritt 组长负责，他和另外9 名古尼罕员工一起运行设备。他们轮班监管设备的运行状况，以确保出水达到排放标准。BMS工厂经理 Dave Dombrosky 负责监督Merritt 及其员工的工作。工艺前处理设备的日处理水量为 120万加仑，出水排往雪城污水处理厂。“我们的出水水质很好，”Merritt 说，“已经达标，按规定本可以直接排放，只是厂区附近没有受纳水体。”系统包括四个曝气池，其中三个容水量为 190 万加仑的池子同时运行，另一个容水量为 250 万加仑的池子则为周期 4 h 的旋转式反硝化。每个曝气池底部均装有一个粗糙的曝气装置，其中容水量较小的由 7 个 200 马力的正回转式鼓风机驱动，容水量较大的由 4 个 300 马力的离心式鼓风机驱动。每个曝气池上方都有一个大圆顶覆盖着，废水处理过程中产生的气体需要经过除臭工艺。由4 个 100 马力和 1 个 75 马力的风扇将气体鼓吹到除臭器中。除臭器是塔状填充材料组成的，污浊气体经次氯酸盐和苛性碱溶液氧化，除去其中的硫化氢。
工艺难点
处理工艺的最大挑战是废水复杂，化学需氧量（COD)较高。通常市政污水处理厂的入流污水COD 不超过 300 mg/L，但 BMS 的入流污水一般是生产过程中的发酵产物，平均 COD 约为 7,000mg/L。因此，废水处理所需要的停留时间相对较长，一般为 4 天，即 96 小时，而非市政污水处理厂通常所需要的12－18小时。停留时间延长是为了让废水充分曝气，以达到 COD 排放标准。直到2003 年，曝气池的 DO 值都是用手持式测量计监测的。若测量结果低于排放标准，则运行另一个鼓风机以提高DO值。若测量结果高于目标值，则关闭一个鼓风机。毫无疑问，这种方法的确可以保证出水水质达标，但效率非常低下。因为鼓风机只有开/关两种工作模式――全速运行，或闲置。若DO过低，或接近达标临界值，操作人员就会多运行一台鼓风机；若DO过高，则会关闭鼓风机。问题的关键在于因为只是定期监测曝气池中的 DO ，操作人员并不能确定最近的监测数据是否在一段时间内稳定不变，抑或仅代表采样瞬间的情况，采样后 DO 可能立即出现变化。这样一来，系统常常是过量运行鼓风机，以保证曝气池中 DO 达到安全底线。这就导致系统浪费了很多能源，提高了运行成本，且增加了系统维护和停工的时间。“为确保出水水质达标，系统以曲线的上限参数运行，通常曝气过量，”工厂经理 DaveDombrosky 说，“实际上，我们等于是浪费了一台曝气机的能耗。”
改进方案
操作人员一直在努力探求改进工艺、提高曝气效率的方法。若能实现 DO 在线监测，同时注意问题数据，操作人员就可以更准确、连续地监测工况，减少鼓风机不必要的运行。操作人员设想的最理想的解决方案是在鼓风机上装一个 DO 在线分析仪，曝气系统能根据 DO测量值自动调整、运行鼓风机。利用变频驱动器（ VFDs ）控制鼓风机，意味着一旦读数消失，200 马力的鼓风机就不再需要全速运行。若 DO读数表明需要补充曝气，则 VFDs 能恰好提供相应的曝气量。
最后的障碍
操作人员面临的首要问题是缺乏可信、重现性好的在线 DO 分析仪。处理工艺的操作温度为<st1:chmetcnv UnitName="
