食品飲料行業(yè)在生產(chǎn)工藝中會(huì)使用非常大量的水,作為原料、清洗溶劑或用于加熱、冷卻。在考慮清潔的水對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程有多重要時(shí),我們必須牢記用水量及實(shí)際產(chǎn)品產(chǎn)量的比例:例如,1升果汁、紅酒或者咖啡的生產(chǎn)需要使用800升水,而1公斤奶酪或者茶葉則需要5,000升水或者更多。1
食品飲料行業(yè)有四大類生產(chǎn)商:第一種為肉制品、家禽制品及海鮮制品;第二種為水果及蔬菜;第三種為乳制品;第四種包括其他所有飲料生產(chǎn)商。在生產(chǎn)這四類產(chǎn)品的工藝中,生產(chǎn)用水中有雜質(zhì)或被有機(jī)物污染的情況并不少見。確定水中總有機(jī)碳含量水平的重要方法之一就是總有機(jī)碳(TOC)分析。
制造行業(yè)必須符合USEPA的清潔水行動(dòng)(Clean Water Act-CWA)規(guī)范。為了降低成本,工廠必須優(yōu)化處理流程。很多工廠為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)化,使用TOC監(jiān)測(cè),在確保用水質(zhì)量的同時(shí),能夠?qū)崿F(xiàn)成本的大大節(jié)省。若企業(yè)無(wú)法達(dá)到CWA的要求,則可能因?yàn)槲催_(dá)標(biāo)而被罰款。
圖1. 典型的水果/蔬菜加工流程2
源水:進(jìn)入工廠時(shí),源水有機(jī)物含量會(huì)發(fā)生變化。了解這些變化可以幫助確定需要哪些進(jìn)一步的處理。
配料水/工藝水:驗(yàn)證配料水中的碳含量可以優(yōu)化清潔過(guò)程(CIP)并減少產(chǎn)品召回。
公用設(shè)施水:通過(guò)使用碳數(shù)據(jù)檢測(cè)公用設(shè)備水(冷卻水、蒸汽、冷凝水)的泄漏或污染物,可以保護(hù)寶貴的設(shè)備資產(chǎn)并防止工廠停工。
廢水/回用水:對(duì)可變的進(jìn)料負(fù)荷做出反應(yīng),需要對(duì)進(jìn)入廢水處理工藝的水的碳含量有所了解。經(jīng)處理的廢水可重復(fù)使用。
Sievers® M系列TOC分析儀(實(shí)驗(yàn)室、在線、便攜多種型號(hào)),TOC檢測(cè)范圍0.03 ppb–50 ppm(可選擇電導(dǎo)率功能與4秒turbo模式),適用于源水、配料水/工藝水、公用設(shè)施水、回用水的檢測(cè);Sievers® InnovOx TOC分析儀(實(shí)驗(yàn)室、在線兩種型號(hào)),TOC檢測(cè)范圍50 ppb–50,000 ppm,可直接檢測(cè)鹽、鹽水和復(fù)雜基質(zhì)樣品,適用于廢水的檢測(cè)。
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廢水處理工藝必須同時(shí)符合國(guó)際及地區(qū)規(guī)范。在生產(chǎn)工藝中或在廢水處理設(shè)施中,若干凈的水源被污染后未經(jīng)任何處理而排放,會(huì)對(duì)健康及環(huán)境造成一系列后果。
凈水處理的第一步是過(guò)濾可疑的固體雜質(zhì),第二步是對(duì)水進(jìn)行化學(xué)處理,確保排放時(shí)水中的細(xì)菌和有害化學(xué)物質(zhì)最小程度地進(jìn)入環(huán)境。如果水處理工藝沒(méi)有很好地控制,這會(huì)對(duì)公司的排污底限有很大的影響。未經(jīng)正確處理的污水將損害與水接觸的表面物料,例如運(yùn)輸管道及儲(chǔ)水罐等。若水處理效率不高則有可能導(dǎo)致工廠停產(chǎn),廢水流路改造,甚至是污水的再處理。所有這些都將付出昂貴的代價(jià)。
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,企業(yè)都通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的生物需氧量(BOD)或化學(xué)需氧量(COD)的測(cè)試,來(lái)監(jiān)控耗氧性物質(zhì)。如今TOC儀器的便利及優(yōu)勢(shì)逐漸被認(rèn)可,EPA允許使用TOC儀器來(lái)監(jiān)控耗氧性物質(zhì)。在EPA文檔40CFR,第133.104章節(jié),取樣及測(cè)試程序中,陳述道“若BOD:COD或者BOD:TOC的長(zhǎng)期關(guān)聯(lián)性能被論證,TOC測(cè)試法可以取代BOD5測(cè)試方法。"TOC分析方法更快,所需時(shí)間更短,在需要確定廢水流的組成時(shí)很有優(yōu)勢(shì)。
對(duì)廢水進(jìn)口流路,或“有負(fù)荷"的水,進(jìn)行TOC的初始檢測(cè)。此結(jié)果將被作為基本參數(shù),處理工廠就能了解一開始的有機(jī)物含量。確定水流中具體有多少有機(jī)碳后,能決定必須使用多少化學(xué)藥劑或過(guò)濾手段來(lái)處理污水。之后再對(duì)出口水,或者“干凈"水進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)對(duì)出口水的檢測(cè),處理廠能夠知道化學(xué)加藥系統(tǒng)是否正常有效地工作著。通過(guò)對(duì)出口水的監(jiān)控,工廠能夠很好地監(jiān)控藥劑使用后的效果,并逐漸修改或減少藥劑劑量。TOC的應(yīng)用案例有:
原始進(jìn)口水流的初次TOC測(cè)試應(yīng)用 — 剛開始的產(chǎn)品清洗階段
合規(guī)放行中的第二類TOC測(cè)試應(yīng)用 — 熱燙階段,分離階段
合規(guī)放行中的第三類TOC測(cè)試應(yīng)用 — 設(shè)備使用階段,冷卻、清潔及包裝階段
合規(guī)放行中水副產(chǎn)物的TOC測(cè)試應(yīng)用 — 環(huán)保署排污許可(NPDES)放行階段
若TOC值顯示放行已經(jīng)合規(guī),則能即刻節(jié)省處理成本。相反,若一開始的廢水流因?yàn)橐恍┪粗に嚨奈廴径斐蒚OC值上升,處理廠能基于TOC分析值即刻行動(dòng),糾正化學(xué)藥量的投放。這種實(shí)時(shí)的更改處理,既可以幫助用戶節(jié)省成本也能確保污水排放的合規(guī)性。
若食品飲料行業(yè)排放的廢水TOC值常大于200 ppm,生產(chǎn)商可能需要增加很多費(fèi)用。市政廢水處理廠有時(shí)會(huì)因此增加額外費(fèi)用,而生產(chǎn)商往往不認(rèn)同。若排放污水中TOC值過(guò)高還可能被EPA或當(dāng)?shù)卣蜻`反CWA規(guī)范而處以罰款。
在廢水處理工藝中若沒(méi)有進(jìn)行TOC監(jiān)控,處理成本可能會(huì)增加,還有可能產(chǎn)生違法賠款。Sievers InnovOx TOC分析儀能夠幫助客戶監(jiān)控廢水處理的各個(gè)工藝,確保廢水處理設(shè)施合法,并幫助優(yōu)化藥劑的投放量,避免污水的過(guò)度處理及再處理現(xiàn)象。這不但節(jié)省了處理工藝中廢水停留的時(shí)間,也能實(shí)時(shí)地合理添加化學(xué)藥劑,從而達(dá)到最小化成本,較大化盈利的目的。
Sievers M系列TOC分析儀
(從左至右:便攜、在線、實(shí)驗(yàn)室)
檢測(cè)范圍:0.03 ppb–50 ppm,適用于源水、配料水/工藝水、公用設(shè)施水、回用水
Sievers InnovOx TOC分析儀
(從左至右:在線、實(shí)驗(yàn)室)
檢測(cè)范圍:50 ppb–50,000 ppm,可直接檢測(cè)鹽、鹽水和復(fù)雜基質(zhì)樣品,適用于廢水
參考文獻(xiàn)
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.
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