廢水泛指使用過(guò)的水，其中會(huì)包含有人類排泄物、食品廢渣、油污、肥皂和化學(xué)物等。所有制造型行業(yè)及市政廢水廠都必須符合美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局（USEPA）頒布的清潔水法CWA（Clean Water Act）的相關(guān)規(guī)定。

為了確保排放的污水符合CWA法案，企業(yè)必須具備由EPA或EPA授權(quán)代理審核批文的國(guó)家污水排放控制系統(tǒng)NPDES（National Pollutant Discharge Elimination System）。只有企業(yè)能確保每天排放的污染物低于CWA設(shè)置的低限值，才有可能獲得此批文。限值根據(jù)當(dāng)?shù)貑挝坏囊?guī)定，或者經(jīng)處理廢水所排入的支流情況而互不相同。

為使成本小化，必須對(duì)廢水處理過(guò)程優(yōu)化。為幫助實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，很多工廠使用總有機(jī)碳（TOC）監(jiān)控來(lái)確保水質(zhì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)顯著的降低費(fèi)用。

處理過(guò)程

廢水處理廠的處理過(guò)程必須同時(shí)滿足國(guó)家及當(dāng)?shù)氐貐^(qū)的規(guī)章制度。在生產(chǎn)過(guò)程或廢水處理廠中，一旦凈水補(bǔ)給時(shí)的水被污染或者不經(jīng)處理就被排放，會(huì)對(duì)人體健康或者環(huán)境造成不良影響。

水處理的終目的在于確保排放的水質(zhì)中污染物的含量符合規(guī)定，或者廢水能被處

理成可再回收使用的水質(zhì)。此時(shí)的處理及凈化過(guò)程同時(shí)包含物理和化學(xué)處理。

凈化水的第一步是去除可疑的固體雜質(zhì)，第二步是化學(xué)處理以確保危險(xiǎn)化學(xué)成本或細(xì)菌小程度地被排放至環(huán)境。

如果處理的過(guò)程未被適當(dāng)?shù)乜刂谱。赡軙?huì)對(duì)公司造成一定的影響。未被正確處理的水會(huì)對(duì)其接觸物料產(chǎn)生損傷，例如輸送管道或儲(chǔ)水罐。未被有效處理的水還可能造成工廠的停產(chǎn)，廢水水流的導(dǎo)流，或再返工處理。這些后果都會(huì)帶來(lái)不必要及昂貴的費(fèi)用。

為什么要使用TOC來(lái)優(yōu)化處理過(guò)程？

對(duì)于廢水流或負(fù)載水在源頭就開(kāi)始進(jìn)行TOC檢測(cè)，可以作為基線讀數(shù)，這樣水處理廠就知道處理前原始的有機(jī)物含量。確定水中大致的總有機(jī)碳含量，可以推算出需要多少量的化學(xué)藥劑及過(guò)濾過(guò)程來(lái)進(jìn)行處理。被排出的水或者處理后的凈水再次進(jìn)行TOC測(cè)試，通過(guò)對(duì)排出水的監(jiān)控，處理工廠可以知道化學(xué)給藥否有效。處理工廠還可以漸漸地減少或調(diào)整化學(xué)藥劑的使用，實(shí)時(shí)比較其對(duì)出水質(zhì)量的影響。

EPA（美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局）確定了五類污染物必須受到控制。這包括耗氧性物質(zhì)，病原體，營(yíng)養(yǎng)物，無(wú)機(jī)物及合成有機(jī)化合物，熱量。所有這些污染物都會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)并對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。這其中可以通過(guò)TOC測(cè)試監(jiān)控的污染物是耗氧性物質(zhì)。

過(guò)去，很多公司通過(guò)一個(gè)需要耗時(shí)5天的BOD（生物需氧量）測(cè)試或需要耗時(shí)2個(gè)小時(shí)的COD（化學(xué)需氧量）來(lái)對(duì)耗氧性物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控。目前TOC設(shè)備的優(yōu)勢(shì)及便利性漸漸體現(xiàn)，EPA已經(jīng)允許使用TOC對(duì)耗氧性物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控。TOC的分析過(guò)程僅需幾分鐘即可完成，相比之前的幾個(gè)小時(shí)甚至幾天,速度有很大的提升。EPA 40 CFR, 取樣及測(cè)試程序，133.104章節(jié)中提到“可以用TOC方法取代BOD5，只要BOD:COD或者BOD:TOC的長(zhǎng)期關(guān)聯(lián)性能被證實(shí)。”1 當(dāng)需要快速確定廢水流的組成時(shí)，TOC的快速測(cè)試時(shí)間就是很大的優(yōu)勢(shì)。

一但TOC數(shù)值顯示排放水符合規(guī)定，立刻就能節(jié)約水處理成本。相反，如果由于未知的工藝污染，初測(cè)出的廢水TOC值開(kāi)始上升，處理工廠可以立刻同步進(jìn)行TOC分析，校正化學(xué)給藥量。這種“實(shí)時(shí)”糾正，能幫助終端客戶避免因排放不合格的廢水而造成違規(guī)及不必要的成本。

2009年因違反EPA2制定的CWA（Clean Water Act）而遭受罰款的案例

馬薩諸塞州的一家公司“因排放受污染的雨水，面臨高達(dá)$157,500的罰款處罰。”

阿拉斯加州的一家公司“因被指控違反CWA法，終與USEPA達(dá)成了$30,600的罰款處理”。

一家俄勒岡州的公司位置在“聯(lián)邦CWA法案禁止建廠的濕地上，被勒令立即搬遷，否則將因違反CWA而面臨每天高達(dá)$32,500的民事罰款”。

EPA向一家德克薩斯州的公司頒布了一項(xiàng)行政訴訟和$157,500的民事罰款，“因?yàn)槠溥`反了CWA法案。”

一家愛(ài)達(dá)荷州的公司“同意支付$47,700的罰金，以解除其因違反CWA法案而受到的USEPA的指控。”

一家加利福尼亞的公司被罰“$15,000，因?yàn)橄蚺c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，違反了CWA法案。”

一家波多黎各公司接到了“USEPA的$137,500的罰款指控，并勒令他們立即停止頻繁的污水和工業(yè)廢水排放。”

真實(shí)案例

 圖1：廢水處理廠的流程示意圖

圖1顯示了如何在整個(gè)水處理過(guò)程中的多點(diǎn)使用TOC分析

點(diǎn)1: 對(duì)初進(jìn)水測(cè)試TOC

點(diǎn)2: 檢測(cè)TOC確定化學(xué)藥劑使用量

點(diǎn)3: 在排放至水支流之前，測(cè)試TOC確保其合規(guī)性

點(diǎn)4: 在第二應(yīng)用之前測(cè)試TOC，確保其合規(guī)

若在此流程中不使用TOC測(cè)試控制，費(fèi)用可能會(huì)很高而且可能會(huì)導(dǎo)致因不合規(guī)產(chǎn)生的違法費(fèi)用。

Sievers InnovOx 實(shí)驗(yàn)室型TOC分析儀使工廠可以監(jiān)控他們的處理過(guò)程，確保他們的處理設(shè)施是合法合規(guī)的，同時(shí)還可以優(yōu)化化學(xué)處理。優(yōu)化包括避免廢水的處理不足或過(guò)度處理。若不考慮廢水在處理過(guò)程中的停留時(shí)間，能夠根據(jù)實(shí)時(shí)的情況對(duì)廢水進(jìn)行化學(xué)給藥可以幫助企業(yè)優(yōu)化成本，較大化利潤(rùn)。

Sievers InnovOx 方法論

Sievers分析儀器在TOC分析方法上有了創(chuàng)新性的突破，為極其困難的樣品提供了穩(wěn)定的分析儀。InnovOx使用了高效率的超臨界氧化（SCWO）技術(shù)，能夠連續(xù)檢測(cè)幾百個(gè)廢水樣品而無(wú)需校準(zhǔn)、無(wú)需系統(tǒng)維護(hù)并不需要更換備件。

Sievers InnovOx的運(yùn)行原理基于化學(xué)濕法氧化技術(shù)，通過(guò)在樣品中加入酸劑及氧化劑進(jìn)行氧化。無(wú)機(jī)碳通過(guò)吹掃被去除，樣品在高溫下通過(guò)過(guò)硫酸鹽被氧化，生成的二氧化碳通過(guò)非色散紅外光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

InnovOx 會(huì)提高樣品的溫度，并加入試劑確保充分氧化，并把液體水樣轉(zhuǎn)換成超臨界水。一旦進(jìn)入這一狀態(tài)，超臨界水氧化（SCWO）現(xiàn)象便會(huì)發(fā)生。這一創(chuàng)新技術(shù)可以使氧化效率達(dá)到99%，因此檢測(cè)精確度和準(zhǔn)確度*。

Sievers InnovOx還能在每個(gè)測(cè)試結(jié)束后自動(dòng)清除有問(wèn)題的樣品基體污染。因此，在儀器內(nèi)部例如反應(yīng)器、管路或者閥門(mén)內(nèi)都不會(huì)有鹽分或氧化副產(chǎn)物的累積問(wèn)題。

結(jié)論

InnovOx TOC實(shí)驗(yàn)室及在線分析儀能夠?qū)U水進(jìn)行非常準(zhǔn)確、精確及快速的測(cè)試。若水廠能夠在處理之前和之后都對(duì)水質(zhì)有清晰了解，那么優(yōu)勢(shì)就是，能夠提高處理效率并小化風(fēng)險(xiǎn)，重要的還在于保證合規(guī)。對(duì)分析儀器的投資能夠很快在處理過(guò)程優(yōu)化中收回成本，也降低了違反規(guī)范的風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

1. EPA, CFR 40 Section 133.104 Sampling and Test Procedures, pg. 548, 7-1-07 Edition.EPA， 40 CFR，133.104章，取樣及檢測(cè)規(guī)程，548頁(yè)，7-1-07版

2. Environmental Protection Agency. www.EPA.org (accessed March 2009).

環(huán)境保護(hù)局，www.EPA.org (2009年3月登陸)