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食品饮料生产厂用Sievers TOC-R3来检测水质异常和控制废水处理工艺

2024.5.24

挑战

一家食品饮料生产厂需要用更快速的技术方法来监测工艺废水的水质变化，以便在进行废水生物处理时及时防范新建的厌氧消化池中的有机物含量激增。具体来说，位于美国肯塔基州的一家酒厂装瓶车间在监测废水水质异常时遇到了挑战。酒厂还面临着日益严格的废水排放规则的限制。

一直以来，该食品饮料厂都是将样品送到异地实验室进行分析，根据生物需氧量（BOD，Biological Oxygen Demand）来监测废水水质。但此方法捕获偏移事件的速度不够快。食品饮料厂亟需一种新的连续监测方法，该方法须能快速产生监测结果，易与BOD相关联，确保流入厌氧消化池的有机物流量稳定。在厌氧消化过程中，如果有机物含量过高，就会抑制微生物生长，从而降低废水处理效率。

酒厂装瓶车间的各项工艺都会用到水，包括蒸馏、清洁、冷却、发酵等工艺。酒厂使用的约88%的原材料都会最终转化为废物¹，因此酒厂产生的废水是餐饮业中最具挑战性的废水之一。快速掌握废水水质信息，能够使食品饮料厂迅速、自信地做出有助于提高废水排放合规性和企业盈利的决策。

解决方案

这家食品饮料厂购置了在线型总有机碳（TOC，Total Organic Carbon）分析仪，加强了污染泄漏检测，防止了在新建的厌氧消化池中发生有机物含量超标的事件。

监测废水中的总有机碳（TOC）而非生物需氧量（BOD），具有以下诸多优点：

获得实时监测数据，从而最大程度地掌握废水水质变化，帮助厂家快速做出正确决策
有助于厂家对废水进行彻底的有机物监控、分流、处理
提供更加精准、快速的监测结果，防止有机物含量超标
提高厂家对工艺的掌握和控制

BOD分析是通过测量需氧量来间接测量有机物含量，TOC分析则是直接测量有机碳含量，后者更能帮助厂家了解废水处理效果。BOD分析需5天方能得出结果，耗时太长，不利于厂家及时控制工艺。而TOC分析在短短几分钟内即可量化样品中的总有机污染物含量，能够及时为厂家提供决策所需的数据依据。

主要优点

用户采用连续的TOC监测，能够深入了解废水水质变化
TOC数据有助于控制和改进废水处理工艺
实验证明，Sievers^® TOC-R3能够分析具有复杂基质的样品，帮助用户延长生产时间

结果

TOC-R3对于工艺废水中的有机物浓度变化有着高灵敏度，能够为用户提供快速、可靠的监测结果。用户采用TOC分析，可以得到实时监测信息，从而更好地掌握废水水质变化规律，优化厌氧消化池的性能。与BOD分析相比，TOC分析更有助于用户迅速和自信地做出工艺控制决策。

监测结果

食品饮料厂安装了Sievers TOC-R3在线型TOC分析仪，进行了为期3周的试运行，期间连续监测废水水质变化和有机物含量激增事件。TOC-R3对均化池前面的样品（即排放到城市之前的废水）进行测量。在试运行期间，我们还收集了BOD样品，以对比和确认TOC分析仪的监测结果。

图1显示了Sievers TOC-R3快速监测废水水质异常事件的能力。我们可以从中得出以下主要结论：

Sievers TOC-R3能够连续监测废水，甚至包括具有复杂、多变基质的废水
帮助食品饮料厂了解BOD分析法所无法得到的工艺水水质变化模式和趋势
用TOC分析法来监测有机物，有助于厂家迅速做出正确决策

图1：第2周的酒厂废水

酒厂知道全天的水质会不断出现波峰和波谷，但如果不进行连续监测，就无法知悉水质变化的确切时间和变化量。此次试运行结果表明，酒厂废水的水质根据生产活动而变化，无法预知一天中或一周中出现TOC峰值的确切时间。

结论

酒厂了解到，生产活动使废水的水质在整周内上下波动，酒厂可以用连续的TOC分析来轻松监测废水水质的变化。

由于原有BOD分析的局限性，酒厂目前正在厂区建造一座新的废水处理设施，以监测和处理有机物含量变化更大的废水。该废水处理系统将包括厌氧消化池和“事故水槽罐”。当TOC分析仪检测到废水流中的有机物含量激增时，酒厂就会立即将该废水分流到事故水槽罐，然后将其稀释到适合厌氧消化池的足够安全的有机物浓度。

Sievers TOC-R3能够处理具有复杂和多变基质的食品饮料行业废水样品，且无任何维护难度。酒厂装瓶车间安装了在线型TOC分析仪，从而能够更好地掌握废水水质的变化，确保对废水进行高效和健康的生物处理。

参考文献

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Ecologix Environmental Systems. Food & Beverage Industry Wastewater Treatment. https://www.ecologixsystems.com/industry-food-beverage/ Accessed on 09/01/2023.
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Guilherme H.R. Braz, Nuria Fernandez-Gonzalez, Juan M. Lema, Marta Carballa. Organic overloading affects the microbial interactions during anaerobic digestion in sewage sludge reactors. Chemosphere,
Volume 222, 2019, Pages 323-332, ISSN 0045-6535,
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653519301171 Accessed on 11/30/2023.

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