MBR出水中COD与悬浮固体关系探究

MBR出水中COD与悬浮固体关系探究

马盼盼¹ 房剑锋² 张海³ 陈玉苹⁴ 葛瓒⁵

（万华化学(宁波)有限公司，浙江，宁波，315000）

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

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。

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。

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）

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

表1　过滤前后COD测值与SS测值

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。

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

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。

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。