使用总有机碳（TOC）监测来缩小计量差距

糖制造是一个高度水密集型的过程，几乎需要每个运营单位中的水。例如，为了最大程度地提取果汁，必须在铣削过程中将水喷洒在糖果上。

蒸汽涡轮机推动工厂，每两吨甘蔗生产，就消耗了一吨蒸汽。糖蜜还通过蒸汽动力的机械进一步完善并结晶。

Therefore, sugar producers, especially those in areas with considerable water stress, attempt to conserve and reuse water in every possible way.

重复使用水的一种方法是从锅炉和其他工业设备收集和冷凝蒸汽排气。app亚博体育但是，在重复使用之前，使用该冷凝水的高温来加热特定的流体流是标准做法，例如提取的甘蔗汁或糖蜜，进行进一步加工。

可以使用热交换器设备进行此过程，同时防止两条流进行物理混合。app亚博体育之后，冷却的冷凝水通常会接受抛光处理，然后再将其作为锅炉系统或工艺构成的供水物重复使用，从而使糖制造商可以节省水和热量。

挑战

In actual practice, some degree of non-ideal performance within a heat exchanger is to be expected - particularly after a prolonged and repeated operation. Metal fatigue and corrosion may impact the system, causing pinholes in the metal surfaces dividing the two fluid streams and enabling leaks to occur bilaterally.

这种对障碍物的物理破坏可能会给制糖商带来几个问题。如果提取的果汁或糖蜜通过热交换器泄漏到冷凝物中，则会丢失一些产品。尽管损失最初可能似乎微不足道，但随着时间的流逝，它们可能会增加收入的未实现损失。

例如：

• 标准磨机每年产生300,000至400,000吨的原料。
• As much as 0.1% of the product is wasted due to mechanical factors,¹equating to 300 to 400 tons of lost output.
• An average selling price of $400 per ton corresponds to a $120 ~ 160K USD income loss every year.

这种泄漏还污染了冷凝水。在这些情况下，糖生产商必须利用额外的时间和资源来对待冷凝物，然后再将其重复使用，假设这样做是经济可行的。

否则，生产者可能被迫处置冷凝水，失去了节约水的机会，并在出院前造成污染水的较高治疗费用。

早期泄漏识别对于减少设备损害和产品损失至关重要。app亚博体育如下数据所表明的那样，当前用于监测冷凝物质量的技术可能无法迅速识别有机污染物。如果不知道的过程所有者反复重用污染的冷凝水，则负面后果将会放大。

If contaminated condensate is returned to the boiler as feedwater, the impurities in the water may be oxidized at high temperatures and form organic acids, causing the pH of the boiler to drop to dangerous levels and necessitate unplanned blowdowns.

Even if these issues are not present, organic contamination may increase the risk of solid deposition and corrosion within the boiler in the long run and reduce its operational lifespan. Expensive and time-consuming repairs or plant shutdowns may ultimately be required to return the boiler to a serviceable condition.

解决方案

必须采用一种可以轻松识别这些污染物的分析方法，因为热交换器泄漏很有可能将有机污染引入冷凝物（例如糖蜜，提取的甘蔗汁，锅炉燃料等）。

Most, if not all, organic contaminants do not ionize in water. They can even be pH neutral, so standard water quality measurements such as pH and conductivity may struggle to detect their presence.

Conversely,总有机碳（TOC）analysis measures the concentration of all covalently linked carbon molecules in a water sample and directly indicates the condensate's organic content. TOC analysis is quantitative and quick, enabling sugar producers to make data-driven process decisions in real-time to manage condensate reuse and disposal efficiently.

进行了实验室研究以证明TOC分析对有机污染的敏感性。研究人员首先峰于具有潜在污染物的实际冷凝水样品。

这些污染物是中型糖产品，可通过运营糖厂中的热交换器设备从热冷凝器中接收热能。app亚博体育为该研究选择的中间体是“供应汁”和“ Expet a酒”，峰值浓度在50至〜500 ppm（mg/l）之间。

The spiked condensate, which was heated to 40 ± 2 °C to simulate the typical operating condition in a sugar mill, was then recorded using aSievers InnovOx Laboratory TOC Analyzer（图1）。这台机器采用独特的超临界水氧化（SCWO）检测50 ppb（g/L）至50,000 ppm（mg/l）的有机碳浓度的技术。

除TOC外，还测量了氧化还原电位（ORP或氧化还原电位），尖峰冷凝水样品的电导率和pH值。

Figure 1.Sievers* Innovox实验室TOC分析仪用于测量尖刺的冷凝物样品。图片来源：Veolia水技术和解决方案

如图2-5所示，将每个参数（TOC，氧化还原电位，电导率和pH）的数据与两种污染物的相关尖峰浓度进行了比较。通过评估相关性的梯度和线性，可以进一步了解这些水质指数的反应性和敏感性

图2a。测量了TOC，以响应不同的升高供应汁浓度。图片来源：Veolia水技术和解决方案

图2b。测量的TOC响应不同的峰值浓度A的液体A。图片来源：Veolia水技术和解决方案

图3a。测量的电导率响应于不同峰值的供应汁浓度。图片来源：Veolia水技术和解决方案

图3b。测量的电导率响应不同的峰值浓度的液体a液。图片来源：Veolia水技术和解决方案

图4a。测量的氧化还原潜力响应不同的升高量供应汁。图片来源：Veolia水技术和解决方案

图4b。响应不同的峰值浓度A的氧化还原电位。图片来源：Veolia水技术和解决方案

图5A。响应不同峰值的供应汁响应pH值。图片来源：Veolia水技术和解决方案

图5b。测量pH值响应不同的峰值浓度A的液体A。图片来源：Veolia水技术和解决方案

该研究发现，无论污染类型如何，TOC读数都表现出极好的线性性，峰值浓度不同。相关的斜率还表明，TOC在整个尖峰浓度范围内都具有极高的灵敏度。

相比之下，尽管电导率通常显示出污染物的良好相关性，但与总数据集相比，在较低的供应汁浓度下观察到线性差得多（图6）。

图6。较低升高浓度的电导率相关性的线性较差。图片来源：Veolia水技术和解决方案

The measurements also appear to lack sensitivity. The relatively low gradient of the correlations means that slight changes in conductivity readings may be mistaken for process noise or attributed to measurement uncertainty inherent to the conductivity sensor/probe.

与TOC和电导率相反，建立氧化还原电位的线性关系相对不成功。与供应汁的浓缩物中的氧化还原测量在100 ppm以下的尖峰浓度下显示出边际线性，但在此阈值后平稳。

Despite higher contaminant concentrations, Redox measurements became unreadable when challenged with the EFFET A liquor contaminant, suggesting the lack of a cause-and-effect relationship.

冷凝物的pH和污染物的尖峰浓度之间也没有线性相关。测量结果只能适合对数函数，这说明了根据pH读数的实用性和敏感性，以确定冷凝水中有机污染的存在。

结论

It is essential for sugar producers to monitor condensate quality, especially across heat exchanger equipment, to prevent product and income loss. It is also crucial to guarantee the purity of condensate intended for reuse to protect vital equipment from the threat of contaminated condensate.

Conductivity, redox potential, and pH are frequently used as water quality measures. While these metrics may excel at detecting ionic contaminants, they have significant limitations when addressing organic contamination, especially when the contaminant is present at low concentrations.

对于冷凝水质量监测，仅依靠这些指数可以降低过程可见性，从而导致有缺陷的判断，从而导致更高的生产成本或设备损失。app亚博体育

TOC分析提供了一种准确，快速和敏感的手段，以识别有机污染的存在，并且是确保冷凝水质量的重要工具。在此过程中，在关键步骤中使用在线TOC监控有助于糖厂检测泄漏，从而导致昂贵的生产损失和设备受损。app亚博体育

参考

1. 量化糖业各种副产品中的糖含量损失，国际高级工业工程杂志，第1卷。3，第2号（2015年6月）

该信息已从Veolia Water Technologies＆Solutions提供的材料中采购，审查和改编。亚博网站下载

有关此消息来源的更多信息，请访问韦利亚水技术和解决方案，Sievers仪器。