食品及饮料的总有机碳（TOC）负荷监测

简介 

       食品及饮料行业在生产工艺中会使用非常大量的水， 作为原料、清洗溶剂或用于加热、冷却。在考虑清洁的水对整个生产流程有多重要时，我们必须牢记用水量及实际产品产量的比例：例如，1升果汁、 红酒或者咖啡的生产需要使用800升水，而1公斤奶酪或者茶叶则需要5,000升水或者更多。¹ 

       食品及饮料行业有四大类生产商：diyi种为肉制品、 家禽制品及海鲜制品；第二种为水果及蔬菜；第三种为乳制品；第四种包括其他所有饮料生产商。在生产这四类产品的工艺中，生产用水中有杂质或被 有机物污染的情况并不少见。确定水中总有机碳含量水平的重要方法之一就是总有机碳（TOC）分析。 

       制造行业必须符合 USEPA 的清洁水行动（Clean  Water Act-CWA）规范。为了降低成本，工厂必须 优化处理流程。很多工厂为了实现优化，使用 TOC 监控，在确保用水质量的同时，能够实现成本的大大节省。若企业无法达到 CWA 的要求，则可能因为未达标而被罚款。

处理工艺是怎样的呢？

       废水处理工艺必须同时符合国际及地域规范。在生产工艺中或在废水处理设施中， 若干净的水源被污染后未经任何处理而排放，会对健康及环境造成一系列后果。 

       净水处理的diyi步是过滤可疑的固体杂质，第二步是对水进行化学处理，确保排放时水中的细菌和有 害化学物质Z小程度地进入环境。 如果水处理工艺没有很好地控制，这会对公司的排污底限有很大的影响。未经正当处理的污水将损害与水接触的表面物料，例如运输管道及储水罐等。 

       若水处理效率不高则有可能导致工厂停产，废水流路改造，甚至是污水的再处理。所有这些都将付出 昂贵的代价。

图 1. 典型的水果/蔬菜加工流程 ²

为什么使用TOC分析进行工艺优化？ 

       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 测试监控的污染物是耗氧性物质。 

       过去，企业都通过一个简单的生物需氧量（BOD）或化学需氧量（COD）的测试，来监控耗氧性物质。 如今 TOC 仪器的便利及优势逐渐被认可，EPA 允许使用 TOC 仪器来监控耗氧性物质。在 EPA 文档 40CFR，第 133.104 章节，取样及测试程序中，陈述道“若 BOD : COD 或者 BOD : TOC 的长期关联性 能被论证，TOC 测试法可以取代 BOD5 测试方法。”TOC 分析方法更快，所需时间更短，在需要确定废水流的组成时很有优势。 

       对废水进口流路，或“有负荷”的水，进行 TOC 的初 始检测。此结果将被作为基本参数，处理工厂就能了解一开始的有机物含量。确定水流中具体有多少有机碳后，能决定必须使用多少化学药剂或过滤手段来处理污水。之后再对出口水，或者“干净”水进 行检测。通过对出口水的检测，处理厂能够知道化学加药系统是否正常有效地工作着。通过对出口水的监控，工厂能够很好地监控药剂使用后的效果， 并逐渐修改或减少药剂剂量。TOC 的应用案例有：

• 原始进口水流的初次 TOC 测试应用 — 刚开始的产品清洗阶段 

• 合规放行中的第二类 TOC 测试应用 — 热烫阶段，分离阶段 

• 合规放行中的第三类 TOC 测试应用 — 设备使用阶段，冷却、清洁及包装阶段 

• 合规放行中水副产物的 TOC 测试应用 — 环保署排污许可（NPDES）放行阶段

       若 TOC 值显示放行已经合规，则处理成本立刻就节约了。相反，若一开始的废水流因为一些未知工艺的污染而造成 TOC 值上升，处理厂能基于 TOC 分析值即刻行动，纠正化学药量的投放。这种实时的更改处理，既可以帮助用户节省成本也能确保污水排放的合规性。

       若食品及饮料行业排放的废水 TOC 值常大于 200ppm，生产商可能需要增加很多费用。市政的 废水处理厂有时会因此增加额外费用，而生产商往往不认同。若排放污水中 TOC 值过高还可能被 EPA 或当地政府因违反 CWA 规范而处以罚款。 

       在废水处理工艺中若没有进行 TOC 监控，处理成本可能会增加，还有可能产生违法赔款。Sievers* InnovOx TOC 分析仪能够帮助客户监控废水处理的各个工艺，确保废水处理设施合法，并可以帮助优 化药剂的投放量，避免污水的过度处理及再处理现象。这不但节省了处理工艺中废水停留的时间，也能实时地合理添加化学药剂，从而达到Z小化成本， Z大化盈利的目的。

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参考文献 

1.The World’s Water 2008-2009, by Peter Gleick et  al, Island Press, waterfootprint.org. 

2.EPA 40 CFR, Sampling and Test Procedures,  section 133.104, p. 548, 7-1-07 Edition.