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測量最終排放時的有機(jī)物負(fù)荷對于法規(guī)合規(guī)性至關(guān)重要。與此同時，在流動點和處理工藝過程中監(jiān)測有機(jī)物含量也已成為過程控制和資產(chǎn)優(yōu)化的有效做法。

例如，城市污水處理廠對流入的污水進(jìn)行碳監(jiān)測有助于加強(qiáng)生物處理，從而優(yōu)化工藝過程控制和實時做出過程決策的能力。

TOC分析作為一種提高水處理設(shè)備耐用性的工具正在獲得認(rèn)可。

隨著工業(yè)和中水回用，工廠越來越多地使用過濾膜來處理廢水，可以使用TOC分析儀來快速檢測高有機(jī)負(fù)荷，從而限制結(jié)垢并進(jìn)行水處理效率評估。

此外，許多工廠正在將生物處理和膜過濾合并到稱為膜生物反應(yīng)器（MBR）的工藝中。MBR進(jìn)水中的直接碳監(jiān)測使工廠能夠優(yōu)化生物處理并保護(hù)膜免受有機(jī)物污染。

市政工廠按照多個步驟處理流入的廢水。初級處理需要物理分離，通過篩選和沉淀提取固體。在這種初級處理之后，工廠通常使用二級生物處理工藝來限制進(jìn)水廢水的有機(jī)物含量。^[7]

該工藝通常取決于在活性污泥中使用好氧細(xì)菌來幫助分解水中的有機(jī)化合物。經(jīng)常通過傳統(tǒng)BOD測試測量細(xì)菌的“食物"——有機(jī)分子。^[3]

為確保處理過程中有機(jī)物和微生物的適當(dāng)平衡，工廠使用稱為食物與微生物（F:M）比率的通用參數(shù)。^[2]F:M比值低的系統(tǒng)意味著“食物"不足，并導(dǎo)致負(fù)責(zé)分解有機(jī)分子的微生物沒有足夠的“食物"去分解。相反，在高F:M比值的系統(tǒng)中，微生物可能會因有機(jī)物負(fù)荷過高而無法勝任分解工作，這會導(dǎo)致有機(jī)污染物無法有效祛除。

為了最大限度地提高生物質(zhì)的健康狀況并確保有機(jī)污染物的祛除，工廠以最佳F:M比值運行是關(guān)鍵。

與傳統(tǒng)的需氧量測試不同，TOC分析儀直接測量廢水中所含的碳量，從而使操作員能夠準(zhǔn)確地定量分析F:M比值中的“食物"。BOD₅測試的五天響應(yīng)時間通常不足以快速進(jìn)行工藝調(diào)整，尤其是在有機(jī)物負(fù)荷波動的工廠中。為了加快對流入廢水中有機(jī)物負(fù)荷波動作出響應(yīng)的時間，許多工廠正在轉(zhuǎn)向TOC分析，這種分析無需危險化學(xué)品即可提供快速分析。

利用TOC分析進(jìn)行快速工藝調(diào)整，同時直接測量進(jìn)入系統(tǒng)的碳，可使工廠維持最佳F:M比值，確保生物處理能正常運行。

能夠直接快速檢測有機(jī)碳也使得TOC分析成為污水處理廠膜保護(hù)的可靠工具，尤其是在水源有限的地區(qū)。這些缺水地區(qū)已經(jīng)開始使用超濾（UF）和反滲透（RO）膜來處理廢水以供再利用。^{[5] [6]}

在膜過濾中，受污染的水通過半透膜輸送，該膜將懸浮固體和大分子量化合物從工業(yè)廢水中分離出來。然而，水流中大量的有機(jī)污染物通常會聚集在膜表面上導(dǎo)致有機(jī)物污染，并且一些化合物會導(dǎo)致膜損壞。膜污染的增加導(dǎo)致穿過膜的液體通量減少，降低了處理的有效性。

雖然增加跨膜壓力（TMP）以維持適當(dāng)?shù)目缃Y(jié)垢膜通量可能是有效的^[5]，但這往往會導(dǎo)致能源成本的增加。修理或更換污損的膜會限制廢水處理廠的操作能力，也會增加成本。

盡管反沖和原位清洗（CIP）策略是常規(guī)應(yīng)用，但對于處理碳含量高的水的膜通常需要頻繁的清理周期。^[5]這不僅會導(dǎo)致停機(jī)時間增加和清洗化學(xué)品的成本增加，還會縮短膜的使用壽命。

為了保證膜的使用壽命并以高效率正常運行，工廠直接跟蹤膜上游水中有機(jī)物含量是有益處的。雖然傳統(tǒng)的需氧量測試可以提供污染物含量的間接指示，但TOC分析可更簡單地提供有關(guān)廢水碳含量的即時數(shù)據(jù)。使工廠可以調(diào)整流量，以保護(hù)膜，同時評估處理效果，并確定上游的工藝波動。膜前后水的在線TOC分析提供了跨膜的碳含量和萃取效率隨時間變化的實時數(shù)據(jù)。

通過從需氧量轉(zhuǎn)向TOC分析，許多工廠發(fā)現(xiàn)通過保護(hù)運行設(shè)備可以提高經(jīng)濟(jì)效益。

膜生物反應(yīng)器（MBR）系統(tǒng)是一種在市政和工業(yè)廢水處理廠中都受到關(guān)注的處理工藝。該工藝結(jié)合了生物處理和過濾膜，以限制廢水中有機(jī)物的數(shù)量。

MBR系統(tǒng)的優(yōu)點是比傳統(tǒng)的生物處理占地面積小得多，病原體去除能力提高以及更高等級的污水。

類似于傳統(tǒng)的生物處理，MBR系統(tǒng)中的廢水最初引入帶有活性污泥的曝氣池。在引入浸沒在水中的膜之前，污泥中的微生物開始分解樣品中的有機(jī)污染物（微濾或超濾）。^[4]

水通過膜供給，這不僅提取額外的污染物，而且排斥在生物處理工藝中產(chǎn)生的任何固體。這種生物處理和浸沒式過濾膜的混合，通常會產(chǎn)生比單一工藝更清潔的出水。

與其他膜過濾系統(tǒng)一樣，結(jié)垢可能是MBR系統(tǒng)需要考慮的一個重要因素。^[5]它們可能會堵塞并且產(chǎn)生淤泥，這需要增加停機(jī)時間和進(jìn)行維護(hù)。

MBR系統(tǒng)與傳統(tǒng)生物處理一樣，依賴于維持最佳的F:M比值以確保有效去除有機(jī)物。優(yōu)化F:M比值是一種有效的方法，有助于減輕任何與MBR膜相關(guān)的風(fēng)險。通過在一致的基礎(chǔ)上以最佳F:M比值運行，工廠可以保證生物質(zhì)^[4]的健康并限制可能導(dǎo)致膜污染的有機(jī)物。

盡管F:M比值的有機(jī)物含量傳統(tǒng)上以BOD₅進(jìn)行測量，但工廠現(xiàn)在正在轉(zhuǎn)換為在線TOC分析儀，以高速、直接測量水中的碳含量。^[1]通過促進(jìn)立即對工藝作出決策，操作員可以維持最佳F:M比值，從而降低成本和對污染膜的維護(hù)工作量。

TOC能夠快速直接分析碳含量的能力正在推動有機(jī)物分析通過排放法規(guī)合規(guī)性，并通過工藝控制和設(shè)備保護(hù)降低成本。^[3]

目前，BOD₅是常用的工業(yè)廢水有機(jī)污染物參數(shù)。盡管它存在精度和許多其他問題，但它已被納入全球廢水法規(guī)。雖然COD測試更快、更精確，但它需要使用和處置劇毒化學(xué)品。

TOC分析儀能夠在幾分鐘內(nèi)生成快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，因此越來越受歡迎。與BOD₅和COD測試不同，TOC分析儀直接測量有機(jī)物含量，而不是通過測量需氧量來間接確定有機(jī)物含量。

許多監(jiān)管機(jī)構(gòu)現(xiàn)在看到了先進(jìn)技術(shù)（如TOC）的價值。目前，美國已授權(quán)工廠在進(jìn)行長期相關(guān)性研究獲得批準(zhǔn)的情況下，使用TOC代替BOD。測試方法轉(zhuǎn)變的一個例子是歐盟，由于缺乏有毒化學(xué)物質(zhì)，歐盟不再推薦BOD₅，而是將重點放在TOC上。隨著歐洲廢棄過時的測試方法，其他國家開始意識到監(jiān)測工藝轉(zhuǎn)型和改變法規(guī)的好處。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，世界各地的管理機(jī)構(gòu)將繼續(xù)在法規(guī)中引入更準(zhǔn)確和精確的參數(shù)。在全球工業(yè)增長持續(xù)擴(kuò)張過程中準(zhǔn)確監(jiān)測廢水的必要性從未如此重要。

TOC在法規(guī)監(jiān)測、資產(chǎn)保護(hù)和工藝控制方面的能力使得工廠朝著示范性監(jiān)測的未來發(fā)展。