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食品饮料行业的总有机碳TOC负荷监测

发布日期:2022-04-22 发布人员: 浏览次数:94

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简介

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。


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图1. 典型的水果/蔬菜加工流程2


TOC监测可在以下工艺流程中

发挥重要作用


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。


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饮料生产中的TOC监测


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乳制品加工中的TOC监测


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废水处理中的TOC监测


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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。


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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



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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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