水和廢水中的有機(jī)物監(jiān)測(cè)

時(shí)間：2024/5/7閱讀：256

總有機(jī)碳（TOC）監(jiān)測(cè)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(jī)物質(zhì)的量，有多種用途。TOC監(jiān)測(cè)還使不同行業(yè)在多方受益，包括提高安全和加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，節(jié)省成本以及更好地遵守相關(guān)法規(guī)。但是，TOC監(jiān)測(cè)也可能帶來(lái)技術(shù)實(shí)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(cè)有機(jī)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(lái)分析有機(jī)污染，如化學(xué)需氧量（COD）和總有機(jī)碳（TOC）。盡管BOD和COD已廣泛使用，但TOC已成為越來(lái)越廣泛接受的替代方法。

BOD是確定廢水有機(jī)污染的最常見(jiàn)的參數(shù)之一。該方法依靠微生物通過(guò)消耗樣品中的氧氣來(lái)分解有機(jī)物。如果水樣品中有機(jī)物含量高，會(huì)導(dǎo)致溶解氧消耗增大。通過(guò)測(cè)量在20℃溫度條件下培養(yǎng)五天所消耗的氧氣量，BOD試驗(yàn)可以間接指示有機(jī)污染。

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

多年來(lái)的技術(shù)進(jìn)步引入了總有機(jī)碳（TOC）分析儀，用于直接、快速檢測(cè)水中有機(jī)物含量。與通過(guò)需氧量來(lái)確定有機(jī)物含量的BOD或COD不同，TOC分析儀是直接檢測(cè)和定量分析樣品中的碳。TOC分析儀將有機(jī)物氧化成CO2，然后通過(guò)電導(dǎo)率或非色散紅外檢測(cè)（NDIR）來(lái)測(cè)量CO2。樣品氧化所采用的不同方法包括紫外線過(guò)硫酸鹽、燃燒和超臨界水氧化（SCWO）。TOC可通過(guò)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(shì)。

挑戰(zhàn)與TOC解決方案

對(duì)于行業(yè)而言，總有機(jī)碳（TOC）監(jiān)測(cè)對(duì)于確保其產(chǎn)品和工藝安全至關(guān)重要，同時(shí)，還有助于檢測(cè)樣品中有機(jī)化合物的量。

在TOC監(jiān)測(cè)方面，如果行業(yè)無(wú)法將其應(yīng)用需求與合適的TOC技術(shù)相匹配，則將會(huì)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(cè)低濃度有機(jī)化合物以及分析方法不可靠。儀器商已經(jīng)開(kāi)發(fā)了不同的TOC解決方案來(lái)應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，從而降低了TOC監(jiān)測(cè)的復(fù)雜性和成本，如下兩個(gè)實(shí)例所示。

電力行業(yè)

挑戰(zhàn)：

煤氣化裝置要求在現(xiàn)場(chǎng)的水處理能力約為5,000-6,000 GPM，目標(biāo)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(lái)源中有機(jī)物含量高。因此，必須監(jiān)測(cè)反滲透（RO）膜上的有機(jī)物負(fù)載量，以對(duì)處理工藝進(jìn)行調(diào)整并保護(hù)寶貴的資產(chǎn)。

解決方案：

最初，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行TOC分析，后來(lái)采用在線TOC分析，以監(jiān)測(cè)RO預(yù)處理性能并驗(yàn)證其可靠性。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(duì)于大型無(wú)菌生產(chǎn)企業(yè)，如果出現(xiàn)非無(wú)菌產(chǎn)品，會(huì)反復(fù)造成產(chǎn)品損失。他們一直在使用ATP檢測(cè)拭子來(lái)檢測(cè)微生物污染。但是，質(zhì)量問(wèn)題和產(chǎn)品損失則表明他們需要一種新技術(shù)。為了驗(yàn)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(kāi)始滅菌前清除污染物和殘余產(chǎn)物。除改進(jìn)其清洗驗(yàn)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(yùn)行的Sievers^®M9 TOC分析儀來(lái)進(jìn)行TOC分析——每4秒鐘提供一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，以對(duì)原位清洗（CIP）后的沖洗樣品進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在審核過(guò)程中，證明這些數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)施在CIP效果和設(shè)備清潔度方面很有價(jià)值。通過(guò)目視檢查確認(rèn)設(shè)備很臟，但通過(guò)ATP檢測(cè)拭子檢查發(fā)現(xiàn)設(shè)備干凈，但事實(shí)上并非如此。來(lái)自TOC監(jiān)測(cè)的定量和全面的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)一步減少不必要的CIP次數(shù)，并針對(duì)不同產(chǎn)品對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，從而節(jié)約用水并改進(jìn)清洗工藝。

碳監(jiān)測(cè)

通過(guò)TOC分析進(jìn)行碳監(jiān)測(cè)是一種重要且有用的方法，可以在水通過(guò)工業(yè)設(shè)施時(shí)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)可能出現(xiàn)的任何工藝中斷，防止導(dǎo)致停機(jī)并造成高昂維護(hù)費(fèi)用，這還是一個(gè)保護(hù)寶貴設(shè)備資產(chǎn)的好方法。

碳監(jiān)測(cè)在以下方面很有用：

資產(chǎn)保護(hù)
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(huì)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(huì)造成源水被有機(jī)物污染。

你的源水告訴了你哪些信息？通過(guò)對(duì)源水直接進(jìn)行碳監(jiān)測(cè)，以：

監(jiān)測(cè)基線 — 確定源水的正常TOC水平。
識(shí)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(jìn)入裝置的源水的質(zhì)量？
采取糾正措施 — 采用實(shí)時(shí)、直接的碳數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整水處理工藝。確保處理裝置正常運(yùn)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(lái)推動(dòng)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(lái)產(chǎn)生熱量或便于熱交換。

熱量的產(chǎn)生通常通過(guò)鍋爐給水和冷凝水返回來(lái)實(shí)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(guò)對(duì)公用工程用水直接進(jìn)行碳監(jiān)測(cè)，以：

監(jiān)測(cè)基線 — 確定鍋爐給水的最佳TOC含量，以滿足設(shè)備保護(hù)的質(zhì)量要求。確定正常的冷凝水水平。
識(shí)別變化 — 快速檢測(cè)由于處理低效或水源變化而導(dǎo)致的鍋爐給水變化。無(wú)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┩＼?chē)以防止污染影響產(chǎn)品或設(shè)備。

廢水處理工藝

碳監(jiān)測(cè)可以以多種途徑用于廢水處理，包括監(jiān)測(cè)處理設(shè)施的廢水負(fù)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(duì)廢水直接進(jìn)行碳監(jiān)測(cè)，以：

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

對(duì)工業(yè)用水實(shí)施直接碳監(jiān)測(cè)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(hù)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?yàn)闆Q策提供快速、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并正在被寫(xiě)入世界各地更多的監(jiān)管指南中。通過(guò)采用有機(jī)物監(jiān)測(cè)，世界上許多不同的行業(yè)都在有效地監(jiān)測(cè)用水和廢水的質(zhì)量。

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水和廢水中的有機(jī)物監(jiān)測(cè)

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