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       總有機碳（TOC，Total Organic Carbon）與消毒副產物 （DBP，Disinfection Byproducts）有一定的關聯，因此 TOC 分析已成為飲用水處理廠的重要的水質分析工具。TOC 本身無害，但當它與消毒劑反應時，會產生有害副產物。但是，TOC 分析應用于飲用水處理，不僅是為了達到 DBP 限制標準或滿足 TOC 監測要求，TOC 也是優化飲用水處理工藝從而降低工藝成本的重要參數， 還是水源和配水系統中水質的健康和安全指標。TOC 分析在飲用水處理廠中有廣泛的應用，大中小型水廠都可以在實驗室中測量 TOC，或在水處理過程中在線測量 TOC。

規則達標 - 消毒副產物 

       美國環保局（USEPA, United States Environmental  Protection Agency ） 的 “ 安 全 飲 用 水 法 案 （ Safe  Drinking Water Act）”等法規致力于平衡微生物病原體 的危害和用于殺滅微生物病原體的消毒劑產生的副產物所帶來的風險。消毒副產物 DBP 是由飲用水處理廠的水源中天然存在的有機物質 （ NOM ， Naturally  Occurring Organic Matter）在消毒過程中同消毒劑反應而產生的。TOC 被世界公認為可以用來確定水中 NOM 含量的參數。當水通過水廠的配水系統時，就會不斷產 生鹵代乙酸（HAA，Haloacetic Acids）等 DBP。而包 括 氯 仿 在 內 的 等 另 一 類 DBP 三 鹵 甲 烷 （ THM ， Trihalomethanes），是由天然含有溴和氯的 TOC 相互反應而產生（見圖 1）。

圖 1：由 TOC、溴化物、氯形成的 THM

       EPA 認為，TOC 是 DBP 的前體，可以在實驗室或在線進行監測，以預測配水系統中的 DBP 含量。在飲用水處理過程中，應去除大部分的 TOC 以降低 DBP 含量。 去除 TOC 的方法很多，包括凝結法、顆粒活性炭（GAC， Granular Activated Carbon）過濾法、陰離子交換法等。

降低成本 - 優化處理 

       如今，飲用水處理廠面臨巨大的壓力，不僅需要滿足日 益嚴格的水質要求，還要削減生產成本。許多水廠采用 TOC 監測法和工藝優化來生產高品質水，同時大幅降低各個處理工藝的成本。

凝結 

       凝結是去除 TOC 的主要處理過程之一。凝結之后通常 是絮凝沉淀和澄清，這三種預處理過程合在一起稱為常規處理。美國的常規處理設施必須根據源水的堿度和 TOC 濃度達到一定的 TOC 去除率。 

       常用的凝結劑是硫酸鋁（即明礬）、氯化鐵、硫酸鐵、 聚氯化鋁（PACl）。在選擇凝結劑及其用量時，除了應考慮要求達到的水質外，還應考慮其它因素，如 pH 值、 堿度、溫度、沉淀物產生量等。可以通過燒杯試驗、試點試驗、或全面優化來測試凝結方案的效率，但上述測試必須包括 TOC 和濁度，才能有效評估方案成功與否。

活性炭 

       活性炭是由木頭、泥炭、煤炭、椰子殼等制成的加工碳。 活性炭非常多孔，有很大的單位表面積來吸附溶解的有機物、有味道或氣味的化合物、以及某些消毒副產物。 飲用水處理廠Z常使用顆粒或粉末狀活性炭。

粉末活性炭（PAC，Powder Activated Carbon） 

       PAC 是粉末狀活性炭，有極細小的顆粒，用于季節性或短期性目的。可以批量購買 PAC，通常將 PAC 直接加到水處理流程中。PAC 的入口通常是原水取 水口、快速混合池、澄清池。通常在凝結和絮凝之前將 PAC 加入水中，然后同沉淀物一起清除掉。PAC 主要用于解決味道和氣味問題，或作為助凝劑為形成 凝結提供依附核。在使用 PAC 去除 TOC 時，首先必 須知道單位 PAC 能夠去除多少 TOC，這樣才能優化 PAC 添加工藝。

顆粒活性炭（GAC，Granular Activated Carbon） 

       與 PAC 相比，GAC 的顆粒較大，因此有較小的單位表 面積。GAC 通常用于代替過濾器中的沙子或無煙煤，是解決水質問題的長期方法。GAC 的吸附效率隨著時間的推移而降低，Z終需要更換或恢復活性。為了確保 GAC 過濾器有效去除原水中的污染物以達到水質要求，經常 需要進行水質監測（如 TOC 分析）。在用 GAC 去除溶解的有機物時，如果出現 TOC 峰值，則表示需要更換 或再生活性炭。 

離子交換 

       離子交換是指用專用的樹脂通過吸附作用從水中去除帶 電的污染物顆粒。離子交換通常用于去除無機物，但如今開發出了專門用于去除有機物（如腐殖酸）的陰離子 樹脂。當水通過陰離子樹脂時，樹脂表面上的帶電離子同帶電的污染物發生交換。通常用鹽水（氯化鈉）來再 生離子交換樹脂。

       無論采用哪種優化處理方法或測試優化的技術，成功的關鍵都在于使用正確的分析工具。圖 2 顯示了 TOC 分析可用于常規水處理廠的許多水點。

圖2:飲用水系統中的TOC

緊縮您的工藝 – 消毒技術 

       當水中的鐵或錳的含量較高時，消毒劑的消耗就會高。 TOC 也是一種消耗消毒劑的物質。在水處理過程中， TOC 的去除率越小，消毒劑的用量就越大，所需費用也就越多。實際上，消毒劑是 TOC 等物質的氧化劑，TOC 能夠消耗本應用于消毒的消毒劑，因此在設計消毒工藝時應考慮水中的 TOC 含量。 

       許多水廠為了避免產生較多的 DBP，用氯胺替代氯。這 樣一來就能減少 THM 和 HAA 的產生，卻又可能產生其它尚未規定的 DBP。人們已知氯胺能形成多種非鹵化 DBP，如碘酸和亞硝胺。碘酸是毒性Z強的 DBP 之一， 能損傷 DNA。而 N-亞硝基二甲胺（NDMA）等亞硝胺的致癌性比 THM 還要高很多倍。         此外，TOC 在氯胺化的過程中起關鍵作用。當水廠在加氯的下游添加氨時（這是常見的消毒做法），如果水中的 TOC 含量不穩定，就會發生硝化。TOC 是一種能消耗氯的物質，因此會改變氯與氨的比例。如果水中的氨過量，就會導致硝化。

保護公共安全 – 配水系統安全監測 

       USEPA 發布了“水安全倡議：污染預警系統規劃臨時指南（Water Security Initiative: Interim Guidance on  Planning for Contamination Warning System  Deployment）”，以幫助飲用水處理廠提高檢測有意或無意的配水系統污染的能力 。 USEPA 過 渡 指 南 （USEPA’s Interim Guidance）將 TOC、氯、電導率定為檢測污染物的三項Z重要指標。 

       為了確保公共飲用水的安全，操作人員需要一種能夠監測配水系統中 TOC 變化而又無需用戶過多干預的工具。 

測量差異 – 環境變化對地表水的影響 

       飲用水中的 TOC 主要來自自然界中腐敗的植物（包括 水中的藻類、沉淀物、顆粒等）。水源中的 TOC 含量因地區而異。 

結論 

       TOC 分析是一種操作工具，有廣泛的應用。人們普遍認 為 TOC 分析能夠幫助水廠達到 DBP 法規要求，還有助于優化工藝、節約成本。除了以上兩個應用之外，TOC 分析還用于監測水源和配水系統的水質，并Z大程 度地優化消毒工藝。 

       為了充分用好 TOC 分析這個重要工具，必須選用使用便捷的分析儀，該分析儀無需用戶過多干預，且具有成熟可靠的技術（例如 Sievers* TOC 分析儀）。Sievers  TOC 分析儀不用外部試劑，無需載氣，有 12 個月的校準穩定性，目前在數百個城市中廣泛使用。Sievers  TOC 分析儀有在線型、實驗室型、便攜式三種配置，可用于任何水應用場合。Sievers TOC 分析儀的操作員能 夠靈活選擇在線運行或簡單吸樣檢測，從而確保達到理想的 TOC 去除率和DBP 控制，并節省成本。