挑戦

あるエチレン生産工場は廃水処理技術の性能と監視を改善することを求めている。生産設備からの廃水はリフトステーションで合流した後、均質池（EQ池）に流入する。廃水が「溶存ガス浮上（DAF，Dissolved Air Floatation）」システムに入る前に、オペレータは水中に処理化学品を添加し、水のpH値を調整した。処理された水は生物処理システムに送られてさらに処理され、それから明らかにされ、排出される。

工場は毎日排出口でサンプリングし、生物化学的酸素要求量（BOD、Biochemical Oxygen Demand）で分析しなければならない。BODと水の他の測定データはコンプライアンステストに使用され、工場から排出される有機物の総量を算出する。しかし、工場では「未検出（ND，Non-Detect）」と報告された結果の低BOD値を使用できません。もう1つの難題は、BOD分析には5日間の報告時間が必要であり、このタイムラグによりBOD分析は処理プロセスの監視と最適化に実際に適用できない。

　　ソリューション

工場は分析モニタリング方案を用いて水処理プロセスを最適化し、有機物排出量を削減する。BOD分析の時間に対する要求により、この分析法は実際の応用価値を失うが、BODとTOCの間の関係を利用して各サンプリングポイントで両者の相関性を確立することができる。これらの相関係数を用いて総有機炭素（TOC、Total Organic Carbon）分析を行い、ほぼリアルタイムのモニタリングデータを報告し、数分以内に「相関係生化学的酸素要求量（BODC、Biochemical Oxygen Demand-Correlated）」データを予測することができる。

相関を確立するには、サンプル収集とデータ分析を定義するサンプリング計画が必要です。作業現場では、工場はInnovOx実験室型TOC分析器を用いて相関性の初期データを報告している。依存性の確立に成功すると、工場はいつでも分析モードをオンライン分析に切り替えることができます。

工場は3つのサンプリングポイントを選択してプロセス操作を決定し、TOCとBODデータを比較した（表1参照）。

BOD分析データは非線形であるため、各サンプリングポイントにおけるBODとTOCサンプルの相関係数をそれぞれ導出する必要がある。

毎日複数回サンプリングすることで、相関性の精度を高めることができます。今回の研究では、工場は3つのテストポイントを監視し、2週間以内に計7つのサンプルを抽出した。

最初のサンプリングポイントはリフトステーションの後と均質槽の前にあり、サンプリングされたサンプルは安定した入水から得られた。測定データを表2に示す。

いずれの明らかな異常値も前後BODの平均値に置き換えられ、相関係数を0.675から0.923に高める。廃水の場合、0.5より高い相関係数が使用できます。表2中のBODC値は、実測BODとTOC値との関係を用いて算出されたBOD値である。

入水するBODとTOCの相関性は非常に信頼性が高いため、BODの代わりにTOCを用いることができる（図1参照）。

最終清澄池の出水部の2番目のサンプリングポイントの測定結果によると、濃度が低すぎるとBOD値を確定できない（表3参照）。

TOC分析法で測定した炭素量は8倍変化したが、BODの感度は定量データの要求に達していない。表3のBODデータによると、7つのサンプルのうち、2つのサンプルは定量できず、「検出されていない」と報告されている。他の5つのBODサンプル間のデータ偏差は+/-4%以内であり、統計的に区別することは困難である。出水したBODは合格/不合格試験にしか使用できない。

深さ処理プールのBODデータ（表4参照）はすべて「チェックアウトされていない」と報告されているため、TOCとの相関を確立することはできない。BODは「未検出」と報告されているが、TOCデータは正確で正確で線形である。

結論

このエチレン生産工場はTOC分析法を用いて廃水処理技術を監視することに成功した。彼らが得た進水相関係数は非常に信頼性が高いため、一般的な5日BOD試験法の代わりにほぼリアルタイムのTOC分析法を用いることができる。

有機炭素測定結果は最も信頼できる廃水排出データである。TOC分析法は出水中の低ppm有機炭素を直接測定できるため、より信頼性の高いモニタリングと最適化ツールである。オペレータはリアルタイムデータに基づいて発生する可能性のある問題に迅速に反応し、速やかに是正措置をとることができる。