摘要：MBR出水作为MBR水处理技术的关键点位，其COD含量高低可以反映出MBR生化反应池和膜池是否存在异常情况，例如膜寿命到期或生化系统排泥异常等。膜主要作用是截留生化反应池中活性污泥大颗粒和大分子有机物，如果膜池过滤效果下降会导致MBR出水中浊度、悬浮固体等含量增高。本文针对悬浮固体与COD之间的关系进行深入探究，用两种过滤，一种离心方式降低MBR出水中悬浮固体的含量，通过测定过滤或离心前后的悬浮固体含量及COD含量，探究两者回归趋势和相关性，并确定MBR出水中悬浮固体含量对COD值影响的拐点，为MBR生化反应池和膜池运行工况提供有价值的参考意见。

关键词：MBR出水、COD、悬浮固体

Abstract: As the key point of MBR water treatment technology, the COD content of MBR effluent can reflect whether there are abnormal conditions in MBR biochemical reaction tank and membrane tank, such as the expiration of membrane life or abnormal sludge discharge of biochemical system. The membrane is mainly used to intercept large particles and macromolecular organics of activated sludge in the biochemical reaction tank. If the filtration effect of the membrane tank decreases, the turbidity and suspended solids in MBR effluent will increase. In this paper, the relationship between suspended solids and COD is deeply explored. Two kinds of filtration are used, one is centrifugation, to reduce the content of suspended solids in MBR effluent. By measuring the content of suspended solids and COD before and after filtration or centrifugation, the regression trend and correlation between them are explored, and the inflection point of the impact of suspended solids content on COD value in MBR effluent is determined, It provides valuable reference for operation conditions of MBR biochemical reaction tank and membrane tank.

Keywords: MBR effluent、COD、suspended solids

背　景：我司实验室为进一步提高对异常数据的敏感度，及时为工艺稳定运行提供有效的参考意见，针对COD如果偏离指标控制线的异常情况进行了分析。了解到COD超标可能跟膜池寿命有关系。MBR膜池功能主要是截留生化反应池中活性污泥大颗粒和大分子有机物，于是立意本课题，探究MBR出水中悬浮固体对COD值是否有显著的影响，具体影响趋势如何，同时确定当MBR出水中悬浮固体数值大概为多少时结合COD测值趋势是否逐渐偏离指控线，提醒生产工艺增加对膜池寿命及工况的关注度。

1. 具体开展工作

1.1 制定实验方案

1.1.1 实验目的

采用过滤或离心技术对MBR出水废水进行过滤前后或离心前后的COD测定，探究出悬浮固体对COD的影响，并确定悬浮固体对COD值影响的拐点以便提醒工艺增加对膜池寿命及工况的关注度。

1.1.2 方法概要

水处理中的悬浮固体（简称SS）通常是指水中不溶解而有存在于水中不能通过过滤器的物质。通过滤纸过滤、0.45um过滤头过滤、离心三种方式处理水中的悬浮固体，分别测定过滤前后、离心前后的悬浮固体值和COD值。由于移液管或吸量管的进液口都很细，一般的悬浮物难以吸入移液管中，会导致移样不具有代表性，因此需用移液枪进行移液，减少实验误差。

1.2.3 实验器材

器具：

哈希DR6000分光光度计、COD消解器、离心机、5mL移液枪、10mL移液枪、漏斗、定量中速滤纸、尼龙 0.45um针头式过滤器、离心管、离心管、50mL三角瓶

试剂：

低量程COD试剂管（15-150mg/L）

1.2.4 测定步骤

a. 提前30min打开哈希分光光度计进行预热

b. 选中“悬浮固体”方法，用纯水进行调零

c. 摇匀MBR出水样品，用10mL移液枪移取10mL水样测定悬浮固体，记录数值

d. 摇匀MBR出水水样，用定量中速滤纸过滤MBR出水水样，用10mL移液枪移取10mL过滤后水样测定悬浮固体，记录数值

e. 摇匀MBR出水样品，用尼龙 0.45um针头式过滤器过滤MBR出水水样，用10mL移液枪移取10mL过滤后水样测定悬浮固体，记录数值

f. 摇匀MBR出水样品，移取30mL水样至离心管中，采用3500r/min转速，离心5minMBR出水水样，离心结束后小心用移液枪移取10mL离心后水样测定悬浮固体，记录数值

g. 分别移取10mL摇匀后的MBR出水水样、定量中速滤纸过滤后水样、尼龙 0.45um针头式过滤器过滤后水样、离心后水样至4个50mL三角瓶中，分别准确移取20mL的纯水，充分摇匀。（MBR出水水样氯离子约2000mg/L，哈希法测定COD适用于氯离子小于1000mg/L的水样，为较小氯离子影响固对水样稀释3倍）

h. 分别移取2mL稀释后的水样至4根低量程COD试剂管中，充分摇匀，放置于165±2℃的COD消解器中消解20min，取出后冷却至室温，同时做试剂空白

i. 选择COD LR方法，用试剂空白调零，分别测定上述样品COD，记录数值

1.2 数据收集

为形成悬浮固体含量梯度，便于数据观察，其中对6组数据进行加标处理，收集结果如下表1：

原样SS值	原样COD值	滤纸过滤后SS值	滤纸过滤后COD值	0.45um过滤后SS值	0.45um过滤后COD值	离心后SS值	离心后COD值
88	105	3	39	2	36	8	39
85	150	3	72	3	63	8	69
82	122	6	64	5	60	8	68
78	78	4	57	3	54	6	51
93	138	3	57	2	48	8	60
55	63	4	54	3	57	8	42
48	75	4	63	4	66	4	63
45	78	5	56	4	50	3	54
56	82	5	48	5	48	6	52
15	88	4	76	4	70	5	72
42	76	4	50	3	42	4	42
68	90	5	51	5	48	8	63
33	60	4	45	4	51	6	45
21	64	4	48	3	40	5	44
30	84	3	66	2	60	4	63
24	92	4	58	3	56	3	58
17	92	4	80	3	90	3	84
21	81	5	72	4	69	3	72
19	66	4	60	3	50	4	52
18	66	2	54	2	45	7	48
28	60	2	51	2	48	3	48
13	90	6	82	4	78	6	80
36	69	3	54	3	52	4	54
18	68	4	54	3	64	3	58
12	54	3	50	3	44	4	48
15	74	4	76	3	70	3	72
11	62	3	56	3	62	5	62
16	82	3	76	3	64	5	72
11	72	4	62	3	58	4	64
21	84	3	64	3	66	4	58
14	56	3	44	2	38	3	44
13	82	4	68	3	70	5	70
9	80	4	70	3	68	3	64
11	82	4	72	3	64	4	62
8	68	3	60	3	60	3	64
8	68	3	70	3	64	4	56
4	40	2	46	1	44	1	44
3	52	2	52	2	50	2	50
5	48	2	50	1	50	2	50
5	62	3	60	3	68	3	64
8	66	3	76	3	74	4	66
6	70	4	68	3	64	4	66
6	70	4	58	3	62	4	74
5	70	3	66	2	70	4	62
5	68	3	70	3	70	4	64
3	48	2	50	2	48	2	50
8	66	4	64	3	62	4	62
3	50	3	52	2	54	2	50

表1　过滤前后COD测值与SS测值

三个月共计48组数据，期间经历MBR水处理换膜，因此后期收集数据悬浮固体有所降低，更有利于分析观测COD值受悬浮固体影响。

1.3 数据分析

1.3.1 回归和相关性分析

a.定量中速滤纸过滤前后分析

滤纸过滤前后SS差值与COD差值回归分析，如下图3：

图2 滤纸过滤前后COD差值与SS差值回归报告

过滤前后SS变化差值与过滤前后COD测值相关性研究，如下图4：

图3 滤纸过滤前后SS变化差值与COD测值相关性报告

b. 尼龙 0.45um针头式过滤器过滤前后分析

尼龙 0.45um针头式过滤器过滤前后SS差值与COD差值回归分析，如下图5：

图4 0.45um针头式过滤器过滤前后COD差值与SS差值回归报告

过滤前后SS变化差值与过滤前后COD测值相关性研究，如下图4：

图6 0.45um针头过滤器过滤前后SS变化差值与COD测值相关性报告

c. 3500r/min离心5min前后分析

离心前后SS差值与COD差值回归分析，如下图7：

图5 离心前后COD差值与SS差值回归报告

离心前后SS变化差值与过滤前后COD测值相关性研究，如下图4：

图7 离心前后SS变化差值与COD测值相关性报告

小结：

从上图2、图4、图6中可以看出三种方式P值均小于0.05，说明过滤前后或离心前后SS差值与COD差值之间的关系有显著的统计意义。回归汇总报告中模型变异R-sq均大于75%，说明回归模型与数据吻合度较高，两者之间基本满足一元二次关系。

从上图3、图5、图7中可以看出三种方式P值均为0，即均小于0.05说明SS差值和COD差值两者有相关性。Pearson相关系数r值均在0.8-1之间，0.8＜r＜1说明过滤前后SS的变化与COD变化两者之间呈高度正相关。

1.3.2 趋势图分析

将收集到的48组数据，按MBR出水原水样中悬浮固体从小到达依次排序，观察原水样中COD值与过滤或离心后COD值的变化趋势，如下图9：

图8 MBR出水SS与过滤、离心前后COD趋势图

小结：

从上图8可以看出，在MBR出水水样中当悬浮固体测值为11时，原样中的COD开始比过滤或离心后的COD值偏高的趋势，但偏高不明显；当悬浮固体测值达到18时，原样中 COD测值比过滤或离心后COD测值明显偏高。同时在可以看出当MBR出水中悬浮固体小于6时，原样COD值基本满足内控线，随着悬浮固体含量增加至55以上时，原样COD测值呈快速上升趋势，有可能超出厂控线。

2. 结论

通过本次课题的探究，使用过滤或离心方式降低MBR出水中悬浮固体含量，测定过滤或离心前后的SS和COD值，进行回归、相关性和趋势图分析，解答上述的疑惑，得出结论如下：

根据过滤或离心前后的SS差值和COD差值进行回归分析，回归汇总报告中模型变异R-sq均大于75%，说明回归模型与数据吻合度较高，两者之间基本满足一元二次线性关系，可利用回归模型进行COD值预测；

根据过滤或离心前后的SS差值和COD差值进行进一步的相关性分析，Pearson相关系数r值均在0.8-1之间，0.8＜r＜1说明过滤前后SS的变化与COD变化两者之间呈高度正相关。

根据MBR出水中SS含量与过滤或离心前后的COD值的趋势图中可以看出：当悬浮固体测值为11时，原样中的COD开始有比过滤或离心后的COD值偏高的趋势，但偏高不明显；当悬浮固体含量达到18时，原样中 COD测值比过滤或离心后的COD测值明显偏高。

综上表明：

SS过滤前后差值越大，COD测值变化越大即过滤或离心后SS降低越多，COD测值变化更加显著，两者差值变化基本满足一元二次方程趋势；

当刚更换完膜后，膜截留大颗粒效果明显，MBR出水中悬浮固体含量急剧降低。当MBR出水中悬浮固体含量小于6时，过滤前后悬浮固体含量变化不明显，COD差值变化也无明显规律；当MBR出水中悬浮固体含量大于18时，提醒我们需持续关注COD测值，如有偏高趋势需及时反馈，提醒生产装置关注膜池寿命或生化系统排泥情况；当MBR出水中悬浮固体含量大于55时，可建议更换膜，否则COD值会超控制限。

3. 参考文献

[1]王彬 MBR膜处理工艺在大型污水处理中的应用

[2]陈武强测定水中悬浮物的影响因素计解决方法