Sievers InnovOx TOC分析仪用于废水监测

对于废水流或负载水在源头就开始进行TOC检测，可以作为基线读数，这样水处理厂就知道处理前原始的有机物含量。确定水中大致的总有机碳含量，可以推算出需要多少量的化学药剂及过滤过程来进行处理。被排出的水或者处理后的净水再次进行TOC测试，通过对排出水的监控，处理工厂可以知道化学给药否有效。处理工厂还可以渐渐地减少或调整化学药剂的使用，实时比较其对出水质量的影响。SIEVERS* INNOVOX TOC分 析仪用于废水监测 概要 废水泛指使用过的水，其中会包含有人类排泄物、食品 废渣、油污、肥皂和化学物等。所有制造型行业及市政 废水厂都必须符合国家及当地地区的相关规定，以美国 为例，美国国家环境保护局（USEPA）颁布清洁水法 CWA（Clean Water Act）。 为了确保排放的污水符合 CWA法案，企业必须具备由 EPA或 EPA授权代理审核批文的国家污水排放控制系 统 NPDES（National Pollutant Discharge Elimination System）。只有企业能确保每天排放的污染物低于 CWA设置的最低限值，才有可能获得此批文。限值根 据当地权威单位的规定，或者经处理废水所排入的支流 情况而互不相同。 为使成本最小化，必须对废水处理过程最优化。为帮助 实现优化，很多工厂使用总有机碳（TOC）监测来确保 水质，同时显著降低费用。 处理过程 废水处理厂的处理过程必须同时满足国家及当地地区 的规章制度。在生产过程或废水处理厂中，一旦净水补 给时的水被污染或者不经处理就被排放，会对人体健康 或者环境造成不良影响。 水处理的最终目的在于确保排放的水质中污染物的含 量符合规定，或者废水能被处理成可再回收使用的水质。此时的处理及净化过程同时包含物理和化学处理。净化水的第一步是去除可疑的固体杂质，第二步是化学 处理以确保危险化学成本或细菌最小程度地被排放至 环境。 如果处理的过程未被适当地控制住，可能会对公司造成 一定的影响。未被正确处理的水会对其接触物料产生损 伤，例如输送管道或储水罐。未被有效处理的水还可能 造成工厂的停产，废水水流的导流，或再返工处理。这 些后果都会带来不必要及昂贵的费用。 为什么要使用 TOC来优化处理过 程？ 对于废水流或负载水在源头就开始进行 TOC检测，可 以作为基线读数，这样水处理厂就知道处理前原始的有 机物含量。确定水中大致的总有机碳含量，可以推算出 需要多少量的化学药剂及过滤过程来进行处理。被排出 的水或者处理后的净水再次进行 TOC检测，通过对排 出水的监控，处理工厂可以知道化学给药否有效。处理 工厂还可以渐渐地减少或调整化学药剂的使用，实时比 较其对出水质量的影响。 图1：废水处理厂的流程示意图 EPA（美国国家环境保护局）确定了五类污染物必须 受到控制。这包括耗氧性物质，病原体，营养物，无机 物及合成有机化合物，热量。所有这些污染物都会影响 生态系统并对水质产生负面影响。这其中可以通过 TOC监测的污染物是耗氧性物质。 过去，很多公司通过一个需要耗时 5天的 BOD（生物 需氧量）测试或需要耗时 2个小时的 COD（化学需氧 量）来对耗氧性物质进行监控。目前 TOC设备的优势 及便利性渐渐体现，EPA已经允许使用 TOC对耗氧性 物质进行监控。TOC的分析过程仅需几分钟即可完成，相比之前的几个小时甚至几天,速度有很大的提升。 EPA 40 CFR，取样及测试程序，133.104章节中提到 “可以用 TOC方法取代 BOD5，只要 BOD:COD或者 BOD:TOC的长期关联性能被证实。”1当需要快速确 定废水流的组成时，TOC的快速检测时间就是很大的 优势。 一但 TOC数值显示排放水符合规定，立刻就能节约水 处理成本。相反，如果由于未知的工艺污染，最初测出 的废水 TOC值开始上升，处理工厂可以立刻同步进行 TOC分析，校正化学给药量。这种“实时”纠正，能 帮助终端客户避免因排放不合格的废水而造成违规及 不必要的成本。 2009年因违反EPA2制定的CWA（Clean Water Act）而遭受罚款的案例马萨诸塞州的某公司“因排放受污染的雨水，面临高达$157,500的罚款处罚”。阿拉斯加州的某公司“因被指控违反CWA法，最终与USEPA达成了$30,600的罚款处理”。俄勒冈州的某公司位置在“联邦CWA法案禁止建厂的湿地上，被勒令立即搬迁，否则将因违反CWA而面临每天高达$32,500的民事罚款”。 EPA向某德克萨斯州的公司颁布了一项行政诉讼和$157,500的民事罚款，“因为其违反了CWA法案”。爱达荷州的某公司“同意支付$47,700的罚金，以解除其因违反CWA法案而受到的USEPA的指控”。加利福尼亚的某公司被罚“$15,000，因为向与附近小河相通的雨水道排放了受污水的雨道排放了受污水的雨水，违反了CWA法案”。波多黎各某公司接到了“USEPA的$137,500的罚款指控，并勒令他们立即停止频繁的污水和工业废水排放”。 真实案例 图 1显示了如何在整个水处理过程中的多点使用 TOC 分析 点 1：对最初进水检测 TOC 点 2：检测 TOC确定化学药剂使用量 点 3：在排放至水支流之前，检测 TOC确保其合规性 点 4：在第二应用之前检测 TOC，确保其合规 若在此流程中不使用 TOC检测控制，费用可能会很高 而且可能会导致因不合规产生的违法费用。 Sievers InnovOx实验室TOC分析仪使工厂可以监控他 们的处理过程，确保他们的处理设施是合法合规的，同 时还可以优化化学处理。优化包括避免废水的处理不足 或过度处理。若不考虑废水在处理过程中的停留时间，能够根据实时的情况对废水进行化学给药可以帮助企 业最优化成本，最大化利润。 Sievers InnovOx方法论 Sievers分析仪在 TOC分析方法上有了创新性的突破，为极其困难的样品提供了稳定的分析仪。InnovOx使用 了高效率的超临界氧化（SCWO）技术，能够连续检测 几百个废水样品而无需校准、无需系统维护并不需要更 换备件。 Sievers InnovOx的运行原理基于化学湿法氧化技术，通过在样品中加入酸剂及氧化剂进行氧化。无机碳通过 吹扫被去除，样品在高温下通过过硫酸盐被氧化，生成 的二氧化碳通过非色散红外光度计进行测定。 InnovOx会提高样品的温度，并加入试剂确保充分氧化，并把液体水样转换成超临界水。一旦进入这一状态，超 临界水氧化（SCWO）现象便会发生。这一创新技术可 以使氧化效率达到 99%，因此检测精确度和准确度极 高。 Sievers InnovOx还能在每个检测结束后自动清除有问 题的样品基体污染。因此，在仪器内部例如反应器、管 路或者阀门内都不会有盐分或氧化副产物的累积问题。 结论 InnovOx TOC实验室及在线分析仪能够对废水进行非 常准确、精确及快速的检测。若水厂能够在处理之前和 之后都对水质有清晰了解，那么优势就是，能够提高处 理效率并最小化风险，最重要的还在于保证合规。对分 析仪器的投资能够很快在处理过程优化中收回成本，也 降低了违反规范的风险。 参考文献 1. EPA, CFR 40 Section 133.104 Sampling and Test Procedures, pg. 548, 7-1-07 Edition.EPA， 40CFR，133.104章，取样及检测规程，548页，7-1-07版 2. Environmental Protection Agency. www.EPA.org(accessed March 2009).环境保护局 ， www.EPA.org(2009年 3月登陆)