废水检测

　　挑战

　　汽车制造是复杂的工业过程，汽车生产厂必须生产和组装无数个零部件，才能实现汽车的功能。一家在欧洲建有大型生产设施、生产原车部件和售后更换件的顶级汽车制造商，计划减少生产用水量。水在生产厂是极为宝贵的资产，广泛用于生产材料、冷却热零件、工艺设施等诸多方面。为了节约用水从而降低生产成本，生产厂请威立雅公司对工业废水进行处理，实现废水的现场再利用，从而减少生产厂对昂贵的市政用水的依赖。

　　威立雅公司对废水进行了严格的回收处理。最初，来自厂区各处的废水汇聚成最终的废水流，称为“白色污水”。

　　白色污水被送入曝气池，先用次氯酸钠和氯化铁进行凝结处理，再使废水通过平板澄清池，加入聚电解质以提高固体去除率。然后处理后的水进入冷却塔，与市政用水混合，再通过多媒质过滤设备。最后，水被送到反渗透（RO，Reverse Osmosis）膜，去除水中的所有残留杂质，成为纯净水，就可以送到生产厂进行再利用（见图1）。

　　过去，威立雅的操作人员发现反渗透膜处常有严重的结垢。使用传统的pH值、浊度、电导率来监测水质的操作人员并未发现异常的监测数据，因此上述结垢使人费解。此后对废水的化学分析和对被污染的反渗透膜的研究显示，废水中常含有数百mg/L的油质和碳氢化合物。

　　因此威立雅公司和汽车生产厂都需要一种有效的方法来量化废水中的有机物含量、确定有机污染源，从而保护反渗透膜，降低生产成本，减少停机时间。

　　解决方案

　　生产厂需要一种准确、可靠、快速的方法来检测到达反渗透膜之前的有机污染物。由于传统的电导率和pH分析法难以检测到有机污染物，因此威立雅公司采用总有机碳（TOC，Total Organic Carbon）分析法。TOC分析是检测水中有机污染物的可靠方法。威立雅公司选用Sievers*InnovOx在线型TOC分析仪，该款分析仪能够分析复杂的工业制程水。分析仪采用专业的超临界水氧化（SCWO，Supercritical Water Oxidation）技术，能够直接测量水中的碳含量。分析仪的测量范围是50 ppb至50,000 ppm，如此宽的测量范围使该款分析仪成为分析复杂水质的理想设备。

　　将Sievers InnovOx在线型分析仪安装在废水到达初始曝气池之前的最上游。操作人员之所以将分析仪安装在废水处理过程的最上游，就是要在大量污染物到达有昂贵的废水处理设备之前测量碳污染。生产厂为了维持与威立雅公司的合作，必须保证白色污水的TOC值始终低于30 ppm。当超过此阈值时，Sievers InnovOx在线型分析仪就会发出PLC警报，提醒生产厂的操作人员切换水流，此时要求生产厂使用市政水而非处理后的回用水（图2）。

　　结果

　　通过监测废水中有机物含量，生产厂调查和确定了污染源，并采取措施，从而降低对昂贵的市政用水的依赖。

　　通过分析实时数据，生产厂的操作人员能够了解废水中的TOC变化趋势，确定污染高峰到达废水处理车间的时间周期。

　　生产厂根据分析数据确定了废水中的有机污染物源自厂内使用制冷剂和机械“切削液”的车间。尽管这些工业废液都是碳氢类化合物，但它们大都可溶于水，难以被电导率、浊度、或pH传感器检测到，它们最终会污染反渗透膜。

　　在确定了化学污染源之后，生产厂要求工人将切削区隔离开，将该区产生的废水与其它区域的废水分开处理。这就使生产厂能够确保白色污水不超过30 ppm限值。

　　安装了Sievers InnovOx在线型TOC分析仪（见图3）之后，威立雅公司就能保护昂贵的反渗透膜。安装了分析仪后的第一年，生产厂就因减少停机时间、人工、部件更换频率而大大降低了生产成本。

　　反渗透过滤车间在第一年就发现了12次污染超标并切换了水流，第二年发现了25次污染超标并切换了水流

　　反渗透过滤车间的原位清洗（CIP，Cleaning in Place）化学品用量下降了14%

　　次氯酸钠的用量减少了5%，节省了2600欧元

　　过滤器筒的用量减少了25%，每年为威立雅公司节省了11040欧元

　　生产厂在平板澄清池上节省了29600欧元的清洁成本

　　事实证明，对于威立雅公司和汽车生产厂而言，监测工业废水中的TOC浓度是行之有效的解决方案。快速的实时数据和PLC警报能够使操作人员立即对高浓度TOC作出反应，切换水流，使反渗透膜免受有机污染的影响。监测碳浓度还能使生产厂确定有机污染源，提高回用水利用率，减少对昂贵的市政用水的依赖。Sievers InnovOx在线型TOC分析仪为威立雅公司和汽车生产厂双方提供了互惠互利的解决方案，通过节水和延长生产设备寿命而节省大量成本。