Le défi

Une usine de production d'éthylène cherche à améliorer la performance et la surveillance des processus de traitement des eaux usées. Les eaux usées de l'installation de production, après confluence avec la station de levage, s'écoulent dans le bassin d'homogénéisation (bassin EQ). Les opérateurs ajustent le pH de l'eau en ajoutant des produits chimiques de traitement à l'eau avant que les eaux usées ne pénètrent dans le système DAF (dissolved air floatation). L'eau traitée est envoyée au système de traitement biologique pour un traitement ultérieur, puis clarifiée, rejetée.

L'usine prélève quotidiennement des échantillons à l'orifice d'évacuation et les analyse à l'aide de la demande biochimique en oxygène (DBO, Biochemical oxygen demand). D'autres mesures de la DBO et de l'eau ont été utilisées pour les tests de conformité afin de calculer la quantité totale de matière organique rejetée par l'usine. Cependant, les usines ne peuvent pas utiliser les faibles valeurs Bod signalées comme résultat « non détecté (ND, non Detect) ». Une autre difficulté est que l'analyse Bod nécessite un délai de reporting de 5 jours, un délai qui rend l'analyse Bod impossible à appliquer réellement à la surveillance et à l'optimisation des processus de traitement.

　　La solution

L'usine utilise un programme de surveillance analytique pour optimiser les processus de traitement de l'eau afin de réduire les émissions de matières organiques. Bien que les exigences temporelles de l'analyse Bod rendent cette méthode analytique sans valeur pratique, la relation entre Bod et toc peut être utilisée pour établir une corrélation entre les deux à chaque point d'échantillonnage. L'analyse du carbone organique total (COT, total organic carbon) à l'aide de ces coefficients de corrélation fournit des données de surveillance en temps quasi réel qui permettent de prédire la demande biochimique en oxygène (dboc, Biochemical oxygen demand - Correlated) en quelques minutes.

Lors de l'établissement de la corrélation, il est nécessaire d'avoir un plan d'échantillonnage pour définir la collecte d'échantillons et l'analyse des données. Sur le site d'exploitation, l'usine utilise un analyseur toc de type laboratoire innovox pour rapporter les données initiales de corrélation. Lorsque la corrélation est établie avec succès, l'usine est prête à convertir le modèle d'analyse en analyse en ligne.

L'usine sélectionne 3 points d'échantillonnage pour déterminer le fonctionnement du procédé et compare les données de Cot et de dbo (voir tableau 1).

Étant donné que les données d'analyse Bod ne sont pas linéaires, il est nécessaire de dériver séparément les coefficients de corrélation des échantillons Bod et toc à chaque point d'échantillonnage.

L'échantillonnage plusieurs fois par jour permet d'améliorer la précision de la corrélation. Dans cette étude, l'usine a surveillé 3 sites d'essai pour un total de 7 échantillons prélevés sur une période de 2 semaines.

Le premier point d'échantillonnage est situé après la station de levage et avant la cellule d'homogénéisation, l'échantillon prélevé provenant d'une arrivée d'eau stable. Les données de mesure sont présentées dans le tableau 2.

Toute valeur anormale apparente est remplacée par la moyenne des dbo avant et après, ce qui augmente le coefficient de corrélation de 0675 à 0923. Pour les eaux usées, des coefficients de corrélation supérieurs à 0,5 sont disponibles. Les valeurs de bodc dans le tableau 2 sont des valeurs de Bod calculées à partir de la relation entre les valeurs de Bod et de toc mesurées.

La corrélation entre le DBO et le cot de l'eau entrante est si fiable qu'il est possible de remplacer le dbo par le cot (voir figure 1).

Les mesures effectuées au point d'échantillonnage 2, à l'effluent de la cellule de clarification finale, ont révélé qu'il n'était pas possible de déterminer la DBO si la concentration était trop faible (voir le tableau 3).

Bien que la quantité de carbone mesurée avec l'analyse toc ait varié d'un facteur de 8, la sensibilité de la DBO n'a toujours pas répondu aux exigences des données quantitatives. Les données sur la DBO du tableau 3 montrent que, sur les sept échantillons, deux n'ont pas pu être quantifiés et ont été déclarés « non détectés ». Les écarts de données entre les cinq autres échantillons de dbo étaient de + / - 4% et étaient statistiquement difficiles à distinguer. Le dbo de l'effluent ne peut être utilisé que pour effectuer des tests de conformité / non - conformité.

Les données Bod des pools de traitement en profondeur (voir tableau 4) ont toutes été déclarées « non détectées », de sorte qu'aucune corrélation avec le cot n'a pu être établie. Bien que Bod ait été signalé comme « non détecté », les données toc sont toujours exactes, précises et linéaires.

conclusion

Cette usine de production d'éthylène a utilisé avec succès l'analyse toc pour surveiller le processus de traitement des eaux usées. Les coefficients de corrélation de l'eau entrante qu'ils ont obtenus sont si fiables qu'ils peuvent remplacer le test Bod habituel de 5 jours par une analyse toc en temps quasi réel.

Les résultats des mesures du carbone organique sont les données les plus crédibles sur les rejets d'eaux usées. L'analyse toc permet de mesurer directement de faibles ppm de carbone organique dans les effluents et constitue donc un outil de surveillance et d'optimisation plus fiable. Le personnel d'exploitation peut réagir rapidement aux problèmes éventuels et prendre des mesures correctives en temps opportun en fonction des données en temps réel.