挑戰
一家食品飲料生產廠需要用更快速的技術方法來監測製程廢水的水質變化，以便在進行廢水生物處理時及時防範新建的厭氧消化池中的有機物含量激增。具體來說，位於美國肯塔基州的一家酒廠裝瓶車間在監測廢水水質異常時遇到了挑戰。酒廠也面臨日益嚴格的廢水排放規則的限制。
一直以來，該食品飲料廠都是將樣品送到異地實驗室進行分析，根據生物需氧量 (BOD，Biological Oxygen Demand) 來監測廢水水質。但此方法捕捉偏移事件的速度不夠快。食品飲料廠亟需一種新的連續監測方法，該方法須能快速產生監測結果，易與 BOD 相關聯，確保流入厭氧消化池的有機物流量穩定。在厭氧消化過程中，如果有機物含量過高，就會抑制微生物生長，進而降低廢水處理效率。
酒廠裝瓶車間的各項製程都會用到水，包括蒸餾、清潔、冷卻、發酵等製程。酒廠使用的約88%的原料都會最終轉化為廢棄物1，因此酒廠產生的廢水是餐飲業中最具挑戰性的廢水之一。快速掌握廢水水質訊息，能夠使食品飲料廠迅速、自信地做出有助於提高廢水排放合規性和企業盈利的決策。
解決方案
這家食品飲料廠購買了線上型總有機碳 (TOC，Total Organic Carbon) 分析儀，加強了污染洩漏檢測，防止了在新建的厭氧消化池中發生有機物含量超標的事件。
監測廢水中的總有機碳 (TOC) 而非生物需氧量 (BOD)，具有下列諸多優點：
- 獲得即時監測數據，從而最大程度地掌握廢水水質變化，幫助廠商快速做出正確決策
- 有助於廠商對廢水進行徹底的有機物監控、分流、處理
- 提供更精準、快速的監測結果，防止有機物含量超標
- 提高廠商對製程的掌握與控制
BOD 分析是透過測量需氧量來間接測量有機物含量，TOC 分析則是直接測量有機碳含量，後者更能幫助廠商了解廢水處理效果。 BOD 分析需 5 天方能得出結果，耗時太長，不利於廠商及時控製製程。而 TOC 分析在短短幾分鐘內即可量化樣本中的總有機污染物含量，能夠及時為廠商提供決策所需的數據依據。
主要優點
- 使用者採用連續的 TOC 監測，能夠深入了解廢水水質變化
- TOC 數據有助於控制和改進廢水處理工藝
- 實驗證明，Sievers® TOC-R3 能夠分析具有複雜基質的樣品，幫助使用者延長生產時間
結果
TOC-R3 對於製程廢水中的有機物濃度變化有著高靈敏度，能夠提供使用者快速、可靠的監測結果。使用者採用 TOC 分析，可以得到即時監測訊息，從而更好地掌握廢水水質變化規律，優化厭氧消化池的性能。與 BOD 分析相比，TOC 分析更有助於使用者迅速且自信地做出製程控制決策。
監測結果
食品飲料廠安裝了 Sievers TOC-R3 在線型 TOC 分析儀，進行了為期 3 週的試運行，期間連續監測廢水水質變化和有機物含量激增事件。 TOC-R3 對均化池前面的樣本 (即排放到城市之前的廢水) 進行測量。在試運行期間，我們也收集了 BOD 樣品，以比較和確認 TOC 分析儀的監測結果。
圖1 顯示了 Sievers TOC-R3 快速監測廢水水質異常事件的能力。我們可以從中得出以下主要結論：
- Sievers TOC-R3 能夠持續監測廢水，甚至包括具有複雜、多變基質的廢水
- 幫助食品飲料廠了解 BOD 分析法所無法取得的製程水水質變化模式與趨勢
- 以 TOC 分析法監測有機物，有助於廠商快速做出正確決策
酒廠知道全天的水質會不斷出現波峰和波谷，但如果不進行連續監測，就無法知悉水質變化的確切時間和變化量。此試運轉結果表明，酒廠廢水的水質根據生產活動而變化，無法預知一天中或一週中出現 TOC 高峰的確切時間。
結論
酒廠了解到，生產活動使廢水的水質在整週內上下波動，酒廠可以用連續的 TOC 分析來輕鬆監測廢水水質的變化。
由於原有 BOD 分析的局限性，酒廠目前正在廠區建造一座新的廢水處理設施，以監測和處理有機物含量變化更大的廢水。該廢水處理系統將包括厭氧消化池和「事故水槽罐」。當 TOC 分析儀偵測到廢水流中的有機物含量激增時，酒廠就會立即將該廢水流到事故水槽罐，然後將其稀釋到適合厭氧消化池的足夠安全的有機物濃度。
Sievers TOC-R3 能夠處理具有複雜和多變基質的食品飲料行業廢水樣品，且無任何維護難度。酒廠裝瓶車間安裝了在線型 TOC 分析儀，從而能夠更好地掌握廢水水質的變化，確保對廢水進行高效和健康的生物處理。
參考文獻
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