食品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
食品饮料行业有四大类生产商:第一种为肉制品、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监测,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。
图1. 典型的水果/蔬菜加工流程2
源水:进入工厂时,源水有机物含量会发生变化。了解这些变化可以帮助确定需要哪些进一步的处理。
配料水/工艺水:验证配料水中的碳含量可以优化清洁过程(CIP)并减少产品召回。
公用设施水:通过使用碳数据检测公用设备水(冷却水、蒸汽、冷凝水)的泄漏或污染物,可以保护宝贵的设备资产并防止工厂停工。
废水/回用水:对可变的进料负荷做出反应,需要对进入废水处理工艺的水的碳含量有所了解。经处理的废水可重复使用。
Sievers® M系列TOC分析仪(实验室、在线、便携多种型号),TOC检测范围0.03 ppb–50 ppm(可选择电导率功能与4秒turbo模式),适用于源水、配料水/工艺水、公用设施水、回用水的检测;Sievers® InnovOx TOC分析仪(实验室、在线两种型号),TOC检测范围50 ppb–50,000 ppm,可直接检测盐、盐水和复杂基质样品,适用于废水的检测。
废水处理工艺必须同时符合国际及地区规范。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。
净水处理的第一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最小程度地进入环境。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。未经正确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。
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,则能即刻节省处理成本。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。
若食品饮料行业排放的废水TOC值常大于200 ppm,生产商可能需要增加很多费用。市政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,从而达到最小化成本,最大化盈利的目的。
Sievers M系列TOC分析仪
(从左至右:便携、在线、实验室)
检测范围:0.03 ppb–50 ppm,适用于源水、配料水/工艺水、公用设施水、回用水
Sievers InnovOx TOC分析仪
(从左至右:在线、实验室)
检测范围:50 ppb–50,000 ppm,可直接检测盐、盐水和复杂基质样品,适用于废水
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.
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来源于:苏伊士水务技术(上海)有限公司(Sievers分析仪)
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