水和廢水中的有機物監(jiān)測

時間：2024/5/7閱讀：249

總有機碳（TOC）監(jiān)測是行業(yè)了解其用水或廢水質(zhì)量的重要工具。它有助于確定水中存在的有機物質(zhì)的量，有多種用途。TOC監(jiān)測還使不同行業(yè)在多方受益，包括提高安全和加強環(huán)境保護，節(jié)省成本以及更好地遵守相關(guān)法規(guī)。但是，TOC監(jiān)測也可能帶來技術(shù)實施和成本等方面的挑戰(zhàn)，這取決于應(yīng)用的復(fù)雜性以及采用的儀表是否適用。

什么是BOD、COD和TOC？

檢測有機物含量采用的分析技術(shù)是生物需氧量（BOD）。隨著技術(shù)的發(fā)展，法規(guī)允許采用其它方法來分析有機污染，如化學(xué)需氧量（COD）和總有機碳（TOC）。盡管BOD和COD已廣泛使用，但TOC已成為越來越廣泛接受的替代方法。

BOD是確定廢水有機污染的最常見的參數(shù)之一。該方法依靠微生物通過消耗樣品中的氧氣來分解有機物。如果水樣品中有機物含量高，會導(dǎo)致溶解氧消耗增大。通過測量在20℃溫度條件下培養(yǎng)五天所消耗的氧氣量，BOD試驗可以間接指示有機污染。

化學(xué)需氧量（COD）是用于確定廢水有機污染程度的另一種方法。該試驗采用化學(xué)氧化來分解水中的污染物，然后測量在該分解過程中消耗的氧氣。如果氧氣消耗量增大，這說明品中有機物含量增高。2-3小時的分析時間少于BOD所需的時間，但需要用到有毒試劑。

多年來的技術(shù)進步引入了總有機碳（TOC）分析儀，用于直接、快速檢測水中有機物含量。與通過需氧量來確定有機物含量的BOD或COD不同，TOC分析儀是直接檢測和定量分析樣品中的碳。TOC分析儀將有機物氧化成CO2，然后通過電導(dǎo)率或非色散紅外檢測（NDIR）來測量CO2。樣品氧化所采用的不同方法包括紫外線過硫酸鹽、燃燒和超臨界水氧化（SCWO）。TOC可通過特定相關(guān)性轉(zhuǎn)換為BOD和COD。但是，在排放法規(guī)中，也有用TOC取代BOD/COD的趨勢。

挑戰(zhàn)與TOC解決方案

對于行業(yè)而言，總有機碳（TOC）監(jiān)測對于確保其產(chǎn)品和工藝安全至關(guān)重要，同時，還有助于檢測樣品中有機化合物的量。

在TOC監(jiān)測方面，如果行業(yè)無法將其應(yīng)用需求與合適的TOC技術(shù)相匹配，則將會面臨諸多挑戰(zhàn)。造成這種情況的原因有很多，包括取樣技術(shù)欠缺，難以檢測低濃度有機化合物以及分析方法不可靠。儀器商已經(jīng)開發(fā)了不同的TOC解決方案來應(yīng)對這些問題，從而降低了TOC監(jiān)測的復(fù)雜性和成本，如下兩個實例所示。

電力行業(yè)

挑戰(zhàn)：

煤氣化裝置要求在現(xiàn)場的水處理能力約為5,000-6,000 GPM，目標是零工藝水排放。由于該裝置采用的是再生市政水，因此其蒸汽和冷凝水的來源中有機物含量高。因此，必須監(jiān)測反滲透（RO）膜上的有機物負載量，以對處理工藝進行調(diào)整并保護寶貴的資產(chǎn)。

解決方案：

最初，在實驗室進行TOC分析，后來采用在線TOC分析，以監(jiān)測RO預(yù)處理性能并驗證其可靠性。實時監(jiān)測能夠可靠、有效地調(diào)整預(yù)處理混凝劑的投加量。

食品飲料行業(yè)

挑戰(zhàn)：

對于大型無菌生產(chǎn)企業(yè)，如果出現(xiàn)非無菌產(chǎn)品，會反復(fù)造成產(chǎn)品損失。他們一直在使用ATP檢測拭子來檢測微生物污染。但是，質(zhì)量問題和產(chǎn)品損失則表明他們需要一種新技術(shù)。為了驗證設(shè)備的清潔度并確保質(zhì)量和安全，他們必須確保在開始滅菌前清除污染物和殘余產(chǎn)物。除改進其清洗驗證工藝外，生產(chǎn)企業(yè)還希望降低用水量和成本。

解決方案：

食品飲料生產(chǎn)企業(yè)需采用以turbo模式運行的Sievers^®M9 TOC分析儀來進行TOC分析——每4秒鐘提供一個數(shù)據(jù)點，以對原位清洗（CIP）后的沖洗樣品進行監(jiān)測。在審核過程中，證明這些數(shù)據(jù)對設(shè)施在CIP效果和設(shè)備清潔度方面很有價值。通過目視檢查確認設(shè)備很臟，但通過ATP檢測拭子檢查發(fā)現(xiàn)設(shè)備干凈，但事實上并非如此。來自TOC監(jiān)測的定量和全面的數(shù)據(jù)能夠進一步減少不必要的CIP次數(shù)，并針對不同產(chǎn)品對其進行優(yōu)化，從而節(jié)約用水并改進清洗工藝。

碳監(jiān)測

通過TOC分析進行碳監(jiān)測是一種重要且有用的方法，可以在水通過工業(yè)設(shè)施時對水質(zhì)進行檢測。通過檢測可能出現(xiàn)的任何工藝中斷，防止導(dǎo)致停機并造成高昂維護費用，這還是一個保護寶貴設(shè)備資產(chǎn)的好方法。

碳監(jiān)測在以下方面很有用：

資產(chǎn)保護
工藝優(yōu)化
質(zhì)量控制
滿足法規(guī)要求

源水水質(zhì)

源水污染水平會發(fā)生很大變化。水質(zhì)可能受到季節(jié)變化、暴風(fēng)雨徑流和當(dāng)?shù)鼗馂?zāi)等多種因素的影響，這些因素可能會造成源水被有機物污染。

你的源水告訴了你哪些信息？通過對源水直接進行碳監(jiān)測，以：

監(jiān)測基線 — 確定源水的正常TOC水平。
識別發(fā)生的變化 — 市政是否改變了工廠水源？是否有暴風(fēng)雨或天氣事件改變了進入裝置的源水的質(zhì)量？
采取糾正措施 — 采用實時、直接的碳數(shù)據(jù)來調(diào)整水處理工藝。確保處理裝置正常運行，并調(diào)整流量以確保按照足夠的比例脫除。

公用工程用水水質(zhì)

工業(yè)設(shè)施經(jīng)常需要熱量來推動化學(xué)反應(yīng)或工藝原材料。在許多工業(yè)裝置中，使用公用工程用水來產(chǎn)生熱量或便于熱交換。

熱量的產(chǎn)生通常通過鍋爐給水和冷凝水返回來實現(xiàn)。超純水在鍋爐中加熱，然后轉(zhuǎn)化為蒸汽。

你的公用工程用水告訴了你哪些信息？通過對公用工程用水直接進行碳監(jiān)測，以：

監(jiān)測基線 — 確定鍋爐給水的最佳TOC含量，以滿足設(shè)備保護的質(zhì)量要求。確定正常的冷凝水水平。
識別變化 — 快速檢測由于處理低效或水源變化而導(dǎo)致的鍋爐給水變化。無論是冷卻液本身還是其它工藝流體，能夠快速發(fā)現(xiàn)冷凝水泄漏。
采取糾正措施 — 調(diào)整處理以確保鍋爐給水的質(zhì)量，如果被污染，則將冷凝水轉(zhuǎn)移到廢水收集設(shè)施或?qū)嵤┩＼囈苑乐刮廴居绊懏a(chǎn)品或設(shè)備。

廢水處理工藝

碳監(jiān)測可以以多種途徑用于廢水處理，包括監(jiān)測處理設(shè)施的廢水負荷、生物處理效率或最終排放質(zhì)量是否合規(guī)。

你的廢水告訴了你哪些信息？對廢水直接進行碳監(jiān)測，以：

監(jiān)測基線 — 定量分析原始廢水中的碳負載量，以了解系統(tǒng)的真正養(yǎng)料負載量。
識別變化 — 檢測可能影響處理的任何變化傾向或較大波動。
采取糾正措施 — 調(diào)整投加量、停留時間或進行分流，以優(yōu)化處理并實現(xiàn)廢水排放標準中規(guī)定的質(zhì)量目標。

對工業(yè)用水實施直接碳監(jiān)測可使許多不同行業(yè)受益匪淺。TOC是控制產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化工藝、保護反滲透膜和鍋爐等資產(chǎn)以及確保滿足法規(guī)要求的工具。TOC能夠為決策提供快速、準確的數(shù)據(jù)，并正在被寫入世界各地更多的監(jiān)管指南中。通過采用有機物監(jiān)測，世界上許多不同的行業(yè)都在有效地監(jiān)測用水和廢水的質(zhì)量。

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水和廢水中的有機物監(jiān)測

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