挑戰
在整個廢水處理過程中對廢水樣品進行高品質的 TOC/TNb 分析
監測廢水中的有機成分是廢水處理過程的重要組成部分。工業在保護人類健康的同時保護環境的壓力越來越大。水中存在過量的有機物質會導致環境問題超出政府合規性法律規定，並損壞或堵塞處理設施內的膜。有幾種監測廢水中有機物含量的方法，包括生物需氧量(BOD)、化學需氧量 (COD) 和總有機碳 (TOC)。 BOD 測量給定時間段內水樣中溶解氧濃度的變化，而 COD 使用強氧化劑氧化水樣中的所有有機化合物。與其他兩種方法相比，TOC 測量具有幾個優點，特別是在廢水監測方面。高溫燃燒TOC分析儀可在幾分鐘內更快地得出結果，而不是 COD 的 4 小時和 BOD 的 5 天，使其成為連續監測廢水的理想選擇。

廢水TOC分析面臨許多挑戰。廢水水通常具有高濃度顆粒和高元素濃度。這會產生幾種可能的干擾，這些干擾可能會影響 TOC 測量和所產生數據的可靠性。

廢水處理技術
廢水處理過程在將水重新引入環境之前有多個階段來重新潔淨水質（圖 1）：
1.      過濾-這有助於從進水中去除大件物品，並防止對處理廠的泵和其他設備造成任何損壞。
2.      砂礫室-太細而無法篩出的砂礫在控制水流的砂礫室中被去除，使較重的砂礫沉入底部並被物理去除。
3.      初級澄清-固體有機物（污泥）在大型澄清器中被去除，當它們沉入底部時，分離出 25% 至 50% 的固體。
4.      曝氣池-空氣被泵入曝氣池，促進氨轉化為硝酸鹽。 然後反硝化細菌將硝酸鹽轉化為氮氣。
5.      二級澄清池-處理後的廢水被泵入二級澄清池，任何小固體（活性污泥）沉到底部，這些活性污泥（主要是細菌）返回曝氣池以增加細菌濃度。
6.      消毒劑-氯化是最常見的消毒劑類型，可確保不會將高濃度細菌釋放到環境中（儘管臭氧和紫外線也越來越受歡迎）
7.      排放-清潔的水經過水分析和測試後排放到環境中，以確保符合政府規定。

圖 1. 廢水處理過程中的關鍵步驟（包括 TOC/TNb 採樣點：初沉池、曝氣池、二沉池和排放）

分析實驗
對在廢水處理過程的關鍵步驟中收集的廢水樣品進行了分析，因為水中的有機物質被去除（圖 1）。 比較了 enviro TOC 用於分析廢水和環境樣品中 TOC 的解決方案的 TOC 和 TNb 結果，並與 vario TOC  cube的參考值進行了比較。 TOC 使用扣除法（TC（總碳）-TIC（總無機碳）和直接 TOC 分析用於 NPOC（不可吹掃有機碳）測定）測量。TNb 使用 vario TOC cube上的化學發光檢測器 (CLD) 測量，以及 enviro TOC 上的 CLD 和 ECD。

表 1. 使用扣除法 (TC-TIC = TOC)、直接 NPOC 法和使用 vario TOC cube 和 enviro TOC 的 TNb (mg/L) 的廢水處理過程的 4 個階段的結果（%RSD 顯示在括號中） . 所有樣品皆為三重複分析。
 

分析結果呈現出 enviro TOC 對廢水樣品分析的適用性。兩種儀器的兩種 TOC 方法之間的結果在儀器之間和方法之間都具有高度可比性。 enviro TOC 的 CLD 和 ECD 比較也相當一致（表 1）。整個廢水處理過程中的 TOC/TNb 結果顯示，隨著污水進入處理廠過程，有機碳和氮逐漸被去除，初級排放澄清池中的 TOC 超過 30 mg/L，到 初級排放或三級處理前的微篩。 TNb 濃度也有類似的情況，從初級澄清池的近 50 mg/L 降至排放前的約 20 mg/L（表 1）。

解決方案
對具有高含量顆粒負載和元素濃度的廢水進行可靠的 TOC 和 TNb 分析
由於顆粒負載和元素濃度的多樣性，廢水分析特別具有挑戰性。 Elementar 的解決方案 enviro TOC 提供了一個卓越的工具，可實現 TOC 和 TNb 的高品質測量：

•     自動進樣器針頭的沖洗意味著低殘留和低維護費用；與樣品攪拌相結合，可促進均勻的顆粒分佈和穩定的結果，即使對於具有高顆粒負載的廢水也是如此。寬範圍IR檢測器可檢測高達30,000ppm C（0 - 100,000 ppm CO₂）的高濃度樣品，檢測限為 50 ppb。
•     高鹽負荷會導致燃燒管損壞並增加維護成本。enviro TOC 包括 SALTTRAP 灰燼收集器設計，以保護燃燒管和觸媒免受高鹽負荷樣品的影響。易於維護和更換，維護及更換工作可由操作者進行，進一步降低了服務工程師的成本和時間。
•     標準樣品引入管直徑為 0.8 mm，可輕鬆分析具有大顆粒濃度的樣品。
•     enviro TOC 提供不同的檢測器選擇，用於同時測定總結合總氮 (TNb)。 CLD – TNb 檢測採用高性能化學發光檢測器，ECD – TNb 檢測採用高效電化學檢測。 結果具有可比性，CLD 使用壽命更長，所需維護更少。

總結
enviro TOC 採用預定義的方法安裝，這些方法符合大多數液體中 TOC、TN 和 TP 測定的相關標準，例如 ISO 20236（液體中的TOC/TNb）、ISO8245（液體中的 TOC）、EPA 415.1（液體中的 TOC）、ASTM D7573（液體中的 TOC）、SM 5310B（液體中的 TOC）、DIN EN 1484（液體中的 TOC）。 本系列分析儀非常適合廢水分析，具有幾個關鍵特性，可實現高品質的 TOC/TNb 分析：
•     樣品攪拌 (具顆粒樣品時)
•     自動進樣器注射針自動清潔
•     寬範圍的IR偵測器
•     SALTTRAP-以特定溫度燃燒鹽類
•     0.8mm寬口徑的樣品導入管
•     lyticOS® - 操作者友好介面的現代軟體，用於直觀的儀器控制和複雜的數據評估

誌謝
我們要感謝德國斯圖加特大學的衛生工程、水質和固體廢物管理研究所 (ISWA) 提供了為本應用說明分析的水質樣品。

資料來源:elementar官網
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