【应用分享】饮用水行业：今天的TOC，明天的三卤甲烷

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今天的TOC，明天的三卤甲烷

本文将向大家介绍进入自来水厂的天然有机物，及其如何快速转化为有害和高度管控的消毒副产物DBP。基于这种转化关系，优化有机物去除率就变得非常重要。GE分析仪器为饮用水处理厂提供专业的总有机碳监测解决方案，协助您优化有机物去除率。

什么是TOC，如何定义TOC

根据美国环保署规定，TOC（总有机碳）是指在自然水中发现的有机物总量，包括悬浮颗粒、胶质和溶解有机物。 

饮用水中的TOC源于天然有机物或人造有机化学物的自然腐烂。由于TOC的测量方法简单、非专属并且实用，所以TOC经常作为代表参数，对进入自来水厂的自然有机物含量进行测量。源水中的TOC含量因地区、水体类型、甚至同一水源季节性的变化而不同。除天然物质外，TOC还包括来自废物或回收水中的有机物、嗅味化合物、微生物和细菌、以及工业污水中的有机化合物。

TOC和消毒副产物（DBP）之间的关系

TOC在与消毒副产物（DBP）之间的关系中扮演着重要角色。

水处理的全部工作是发现合适的平衡，总目标是降低微生物风险和DBP风险。所以，必须添加消毒剂。然而，消毒剂与水中的TOC反应生成DBP。几种DBP为可疑致癌物，因此需要严格监管。

消毒副产物（DBP），如：三卤甲烷（THM）或卤乙酸（HAAs），在水流经水厂的分配系统中形成，而且随着与氯气消毒剂接触的时间延长而增加。因此，今天水厂内的TOC含量可用来衡量明天的DBP含量。

在这个公式中，我们不能真正改变时间或温度，而且出水肯定含有一定pH和余氯。因此，我们可以真正控制的唯一指标是天然有机物NOM或总有机碳TOC。限制最终水中的TOC可减少DBP生成量。

由于需要控制消毒副产物，保护公众健康，美国环保署制定了一套关于DBP和TOC去除率的法规。为了最大限度地减少DBP，根据美国环保署目前的第2阶段消毒副产物规定（DBPR），制定了多个管理步骤。所有公用工程必须符合DBP限制范围，并且特别关注那些使用臭氧或二氧化氯消毒剂来控制溴酸盐和亚氯酸盐的自来水厂。 

为保证DBP含量在合格范围内，自来水厂必须全面理解和控制其源水中的DBP前体含量。遵守法规在很大程度上要求监控TOC含量，并理解其与DBP生成量之间的关联性。了解水厂内去除或未去除TOC的场所有助于做出合适的工艺变更，以防今天的TOC变成明天的三卤甲烷THM，并最终实现节约时间和成本的目标。

优化TOC去除率以减少DBP的方法

为更好地遵守DBP规定，各水厂优化有机物去除率的方式有多种。

利用杯罐试验测试浊度和TOC：通过杯罐试验得到的TOC结果，可有效增加满足DBP法规要求的机会，并尽量最优化化学药剂处理的类型和数量。

使用实时结果进行基于数据的处理决策：对于“实时”TOC结果，操作工不再需要送样品至实验室分析，实验室分析可能需要数天甚至数周才能得到分析结果。实时结果能让工厂立即作出处理决策，并防止未知情况的水源进入分配系统。

实施系统，如离子交换、颗粒活性炭、膜、反渗透：优化有机物去除率的其他方法包括设置离子交换、颗粒活性炭、膜或反渗透等有助于有效去除污染物的系统。

发现水厂TOC和DBP之间的关联性：有些水厂已经能够在其配水系统中建立一个全年TOC和DBP之间的关系。另外，还有一些根据不同杯罐试验结果预测DBP生成的方法。

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