百時美施貴寶（BMS）公司位於紐約雪城的製藥廠，以往都是定期手動監測廢水處理工藝中的溶解氧（DO）。應用這種技術時，操作人員無法對曝氣池中的DO進行連續監測。為確保曝氣充分，避免因負荷變化導致的安全性問題，他們的鼓風曝氣量遠遠超過了實際需要。現在，公司採用新的技術?DO在線監測儀后，操作人員可以連續、準確地監測曝氣池中的 DO水平。自動變頻驅動器（ VFDs ）可直接根據 DO讀數情況，通過閉合線圈控制鼓風曝氣機的運作。系統升級后，耗電量僅約為原先的 75%，為企業節省了相當可觀的能源和維護費用，預計 BMS系統升級的投資收回期限不超過 1年。
公司簡介
百時美施貴寶公司（BMS）是一家從事醫藥及相關保健產品生產的全球性企業，秉承“延長人類壽命，提高生活質量”的使命。位於紐約雪城的製藥廠是公司歷史最悠久、規模最大的工廠之一，建於 1943 年，是當時聯邦政府遴選出的 12家大規模生產青霉素的公司之一。廠區擁有員工近 800 人，佔地 90 英畝，辦公、實驗室和生產車間總面積達 170 萬平方英尺。BMS 在最先進的中試車間中研發新的藥物，批量生產青霉素的一種活性組分??活性抗生素。藥廠擁有的大體積發酵設備在美國同行中是絕無僅有的。
周圍環境的一份子
生產部門在六十年後幡然醒悟，認識到自己也是周圍環境的一份子。因而對周圍鄰居們的關注特別敏感，採取了很多有效措施以確保其處理工藝儘可能高效和充分。其中污水處理設施，包括臭味的控制和消除等，尤其受到關注。BMS 以往一直是不惜犧牲能效，也要確保其處理工藝曝氣池中 DO 達標。而今採用 Hach LDO®（熒光溶解氧）在線監測系統 24 小時連續監測后，操作人員能隨時了解工藝的運行狀況，從而及時對廢水水流的突發異常現象做出應對措施。自動操作模式下 DO 測定的精確度相對手動模式有所提高，因而效率較高，大大節約了能耗，且進一步保障了臭味的控制消除效果。
BMS 處理工藝
BMS 的廢水處理是外包給新澤西州Covanta 能源公司的 Fairfield 下屬部門??古尼罕（Cunningham）環保有限公司的。污水處理由古尼罕公司的DeanMerritt 組長負責，他和另外9 名古尼罕員工一起運行設備。他們輪班監管設備的運行狀況，以確保出水達到排放標準。BMS工廠經理 Dave Dombrosky 負責監督Merritt 及其員工的工作。工藝前處理設備的日處理水量為 120萬加侖，出水排往雪城污水處理廠。“我們的出水水質很好，”Merritt 說，“已經達標，按規定本可以直接排放，只是廠區附近沒有受納水體。”系統包括四個曝氣池，其中三個容水量為 190 萬加侖的池子同時運行，另一個容水量為 250 萬加侖的池子則為周期 4 h 的旋轉式反硝化。每個曝氣池底部均裝有一個粗糙的曝氣裝置，其中容水量較小的由 7 個 200 馬力的正迴轉式鼓風機驅動，容水量較大的由 4 個 300 馬力的離心式鼓風機驅動。每個曝氣池上方都有一個大圓頂覆蓋著，廢水處理過程中產生的氣體需要經過除臭工藝。由4 個 100 馬力和 1 個 75 馬力的風扇將氣體鼓吹到除臭器中。除臭器是塔狀填充材料組成的，污濁氣體經次氯酸鹽和苛性鹼溶液氧化，除去其中的硫化氫。
工藝難點
處理工藝的最大挑戰是廢水複雜，化學需氧量（COD)較高。通常市政污水處理廠的入流污水COD 不超過 300 mg/L，但 BMS 的入流污水一般是生產過程中的發酵產物，平均 COD 約為 7,000mg/L。因此，廢水處理所需要的停留時間相對較長，一般為 4 天，即 96 小時，而非市政污水處理廠通常所需要的12－18小時。停留時間延長是為了讓廢水充分曝氣，以達到 COD 排放標準。直到2003 年，曝氣池的 DO 值都是用手持式測量計監測的。若測量結果低於排放標準，則運行另一個鼓風機以提高DO值。若測量結果高於目標值，則關閉一個鼓風機。毫無疑問，這種方法的確可以保證出水水質達標，但效率非常低下。因為鼓風機只有開/關兩種工作模式??全速運行，或閑置。若DO過低，或接近達標臨界值，操作人員就會多運行一台鼓風機；若DO過高，則會關閉鼓風機。問題的關鍵在於因為只是定期監測曝氣池中的 DO ，操作人員並不能確定最近的監測數據是否在一段時間內穩定不變，抑或僅代表採樣瞬間的情況，採樣后 DO 可能立即出現變化。這樣一來，系統常常是過量運行鼓風機，以保證曝氣池中 DO 達到安全底線。這就導致系統浪費了很多能源，提高了運行成本，且增加了系統維護和停工的時間。“為確保出水水質達標，系統以曲線的上限參數運行，通常曝氣過量，”工廠經理 DaveDombrosky 說，“實際上，我們等於是浪費了一台曝氣機的能耗。”
改進方案
操作人員一直在努力探求改進工藝、提高曝氣效率的方法。若能實現 DO 在線監測，同時注意問題數據，操作人員就可以更準確、連續地監測工況，減少鼓風機不必要的運行。操作人員設想的最理想的解決方案是在鼓風機上裝一個 DO 在線分析儀，曝氣系統能根據 DO測量值自動調整、運行鼓風機。利用變頻驅動器（ VFDs ）控制鼓風機，意味著一旦讀數消失，200 馬力的鼓風機就不再需要全速運行。若 DO讀數表明需要補充曝氣，則 VFDs 能恰好提供相應的曝氣量。
最後的障礙
操作人員面臨的首要問題是缺乏可信、重現性好的在線 DO 分析儀。
