工业制造商用Sievers在线TOC分析仪改进废水处理工艺、提高排放合规性

案例概述

一家工业制造商用Sievers®在线总有机碳TOC分析仪改进了废水处理工艺，提高了废水排放合规性。

该工厂监测多处废水水质，监测点从废水进水池，到均化池、分流池、处理池，最 后到出水池。全面的监测加强了工厂对废水处理工艺的掌控，提高了排放合规性，同时使工厂对工艺的多变性有了深入了解。

流进废水的TOC范围是1500-2500 ppm，流出废水的TOC通常是5-6 ppm，因此工厂亟需Sievers分析仪这样的强有力监测工具来同时检测高浓度和低浓度废水，并得到可靠的检测数据。

此外，Sievers分析仪团队还提供无与伦比的技术支持，极大缩短了工厂停机时间，使工厂操作人员能够专注于工艺优化。快速、准确的监测结果使操作人员能够迅速做出基于数据的决策，避免排放处罚，改进工艺。

案例背景

一家化工厂希望实施先进的操作和维护计划，以改进其废水处理设施。改进过程成功与否，取决于工厂能否得到可靠的实时监测数据作为废水处理决策的依据，以保证排放合规性和废水水质，避免排放处罚。

这家工厂为快速发展的建筑和采矿业提供服务，并坚持安全、合规、环保的经营理念。危险化学品的生产要求工厂必须有严格的工艺安全管理、程序控制、工程方法来保护工人安全和生产环境。对环保的重视也使工厂致力于减少环境污染和保护生物多样性。

“清洁水法（Clean Water Act）”要求确保在工业生产活动中排放的废水不会危害国家水道。因此工业制造商必须遵守废水排放标准，满足排放许可要求。这家工厂投入大量资金来改进其废水处理计划，其中包括采用先进的水质监测技术，以实现排放达标和优化运营。

挑战

可以通过正确的工艺监控来有效提高废水处理效率。必须对处理前的废水、处理过程中的废水、即将排放的废水进行多点全面监测，才能满足排放标准、保护环境水体健康。

对于工艺监控来说“化学需氧量”测量法不切实际

虽然很多工业排放标准都以“化学需氧量（COD，Chemical Oxygen Demand）”作为衡量污染的标准，但对于工艺监控来说，COD测量法是不切实际的。这是因为COD法不能对废水水质变化做出及时反应（每次COD测量都需2-3小时才能完成），而且COD法需要使用危险化学品。COD法的测量结果也容易受干扰，因为COD法测量的是样品对氧的化学摄取量，而影响氧的摄取量的物质种类很多，也包括无机物。

工厂需要能够测量具有挑战性基质的样品并提供实时监测结果的分析工具

总有机碳（TOC，Total Organic Carbon）法则直接测量在整个废水处理过程中的有机物，包括有机物的分离和去除结果。TOC法在短短几分钟内即可为工厂的实时决策提供数据依据。

废水处理的工艺监测要求使用具有以下优点的分析工具：

• 功能强劲，能够测量具有挑战性基质的样品

• 可靠性出众，能够极大缩短工厂停工时间

由于上述挑战，工厂须建立起有力的支持计划作为成功的保证，该计划不仅包括使用分析性能稳定的TOC分析仪，还包括为现场分析仪提供技术支持，以使工厂的生产人员能够专注于生产活动，而不用分心于监测设备。

解决方案

Sievers在线型TOC分析仪能够检测具有挑战性基质的样品，提供能够满足化工企业的高难度要求的最 佳性能。Sievers分析仪团队还提供强有力的服务与合作计划，确保延长工厂的生产时间，并最 大程度地减少仪器的维护需求。

Sievers® InnovOx在线TOC分析仪，采用超临界水氧化法，检测范围：50 ppb-50000 ppm

Sievers® TOC-R3在线TOC/TN/VOC分析仪，采用高温燃烧法（无需催化剂），TOC检测范围：0-50000 ppm

此解决方案能够检测大量的悬浮固体、盐类、不同pH值的废水、以及各种有机污染物。工厂通过以太网连接来监测TOC数据和分析仪的运行状况。分析仪配备了简便的废水取样器，可以通过被动逆流过滤来去除大颗粒物，防止取样管被堵塞。整套解决方案为工厂提供精 准的监测数据，具有极 佳的可靠性。

图1：废水处理和工艺监测概览图

工厂需要对废水处理工艺的各个关键点进行监测，以检查废水处理性能和排放水的水质。监测点包括：废水进水池、分流池、均化池、出水池1和出水池2，这些地方的TOC范围从5 ppm至2500 ppm不等。

工厂用“TOC到COD”转换模型来计算COD值，用相关系数在TOC分析仪上报告COD值。工厂将计算结果用于工艺逻辑决策，以及评估处理后的废水是否达到排放标准。图1是废水处理和工艺监测流程图，此方案能够应对流进废水的复杂多变性，并确保流出废水满足排放标准。

工厂用结果数据和建立的COD:TOC相关性来跟踪监控废水处理和排放。指示性参数为工厂提供稳定可靠的数据，成为工艺决策的依据。

工厂先对废水进行生物处理，然后进行氯化以将已有的氨变成氯胺，最 后进行脱氯以去除氮，此流程改进了废水处理工艺。工厂还进行碳吸收来进一步去除残留的污染物，最 后将流出废水的污染降至5 ppm左右。

均化池和分流池对于工艺管理来说至关重要，这是因为流进的废水会在生产周期之间变化。流进废水的流量和污染度会因化学品生产轮班、冷却水排污、过滤器反冲洗、使用机器以及其它诸多因素而异。为了保证废水处理效率，生物处理床必须健康稳定，可以通过调整来确保微生物的健康状况。在进行生物处理之前，可以先对分流池进行计量，然后将分流池的水与均化池的水混合。除了用TOC法来测量碳含量之外，工厂还用ATP（三磷酸腺苷）测试来评估细菌的健康状况。所有得到的参数帮助工厂直接掌握正确的“食物对微生物的比例（F:M，Food to Microorganism）”，从而实现工艺优化。

结论

一家工业制造商改进废水处理工艺，并进行实时工艺监测，从而提高了废水排放合规性，并对工艺有了深入了解。决定排放合规性的主要因素是工业生产过程和冷却水排污过程中产生的有机物，因此COD被用作重要的合规性标准。然而COD是难以实时得到的参数，因为每次COD测量都需要2-3小时才能完成，并且需要使用危险化学品。而监测TOC并为监测点建立“TOC到COD”的相关性，能使工艺监测和废水处理决策变得简单。工厂的操作人员使用Sievers在线TOC分析仪以及Sievers应用服务工程师提供的技术支持，能够自信地做出正确的工艺决策。