污水处理厂运营培训.ppt

污水处理厂运营技术,一.污水处理厂运行管理的目标,污水处理厂运营管理的中心目标：确保污水处理厂安全稳定运行。而污水处理厂安全稳定运行需要机电，控制，工艺，操作，后勤等管理部门及人员的配合。其中工艺专业是核心。各部门均应按工艺技术要求进行相应的调整和配合。,二.稳定运行与安全稳定运行,稳定运行是指在较长的时间段内，污水处理厂进水量，进水水质一定，各种工艺操作参数（如供氧量，回流量，排泥量，泥龄）一定的情况下，污水处理厂出水水质，污泥浓度保持相对稳定的运行状态。稳定运行是一种状态，在进水水质水量或操作参数发生变后，这种状态会向另一种状态变化，并最终在另一种状态下稳定运行，这种变化对出水质而言可以是有利的也可能是有害的。,二.稳定运行与安全稳定运行,安全稳定运行是指污水处理厂在较长的时间段内，进水水质水量及各种工艺操作参数（如供氧量，回流量，排泥量，泥龄）保持在一定范围内，处于出水水质达标，出水水质保持相对稳定的运行状态，是运行管理的中心目标。,三.与稳定运行相关的运行因素,1.进水水量,进水水量决定了污水处理厂水力负荷，污水处理厂运行在过程中，各处理单元有明确的最大水力负荷，污水处理厂的实际水力负荷超过其允许的最大水力负荷值时，可能会造成处理效率下降。对于生化单元而言，其在特定的条件下其污染物去除速率是一定的，若水力负荷增加，则会造成生化单元的实际停留时间减小，污染物的去除率会实际下降。反之则可能提高污染物的去除率。,三.与稳定运行相关的运行因素,1.进水水量,对于沉淀设施而言，不允许超过其最大的水力负荷，否则可能造成悬浮物超标。絮凝反应需要一定的水力停留时间，但同时絮凝反应时间也不能过长，水力停留时间过长可能会造成絮凝效率下降(PAM)。格栅，消毒池的效率等也会因为水力负荷发生变化而变化。,三.与稳定运行相关的运行因素,2.进水水质,进水水质实际是指污水中的组分及其含量。,污水的特性包括固体含量及其分布，浊度、色度、透射率、温度、电导率以及密度、相对密度，容重，气味等。其中温度在运行过程中是一个重要的影响因素。水温对化学反应、反应速率、水生物都有重要的影响。溶解氧：氧在热水中的溶解量要少于在冷水中的溶解量。生化反应速率：温度越高，生化反应速率越快。因此在夏季时，最有可能出现供氧与需氧之间的矛盾。而在冬季因生化反应速率低及氧转移率的提高可以降低供氧量以降低能耗。温度对生物活动的影响，细菌活动的最佳温度范围是2535.温度升高至50时，好氧及硝化作用停止。温度下降至15，产甲烷菌完全失去活性。至5时，自养硝化菌停止活动，至2时，化能异养菌停止活动。此外，温度的突然变化可能会引起微生物的迅速死亡，应警惕。,（1）物理特性,三.与稳定运行相关的运行因素,2.进水水质,（2）无机非金属组分,pH值pH小于6.0或pH值大于9.0都会引起微生物活动异常。多数细菌在pH高于9.5或低于4.0条件下不能生存。许多化学反应也需要在特定的pH值条件下运行（如三价铬的沉淀等，化学沉淀）。聚合氯化铝，氯化铁，在碱性条件下使用效果更好。氯化物高浓度的氯化物会引起细胞膜内外的渗透压发生改变，引起细胞脱水而失去活性。同时氯化物浓度的迅速变化会使与生化相关的微生物活动性降低。碱度污水中的碱度的形成是由于存在如钙、镁、钠、钾、氨等元素的氢氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐。其中碳酸钙及碳酸镁最为常见。废水的碱度有助于中和因加入酸而引起的pH变化。,三.与稳定运行相关的运行因素,2.进水水质,（2）无机非金属组分,碱度会影响到化学药剂的投加量。氨氮的硝化与反硝化会消耗一定的碱度，若废水的碱度不足则可能导致硝化与反硝化过程停止，需及时补充碱度（Na2CO3）。氨氮高氨氮特别是游离氨氮的影响，详见有毒有害物质一节。硫化物硫酸盐存大于大多数水源中，也存在于废水中。在厌氧环境下易被还原为硫化物，如果硫化物浓度超过200mg/L，则可能破坏生物过程。,三.与稳定运行相关的运行因素,2.进水水质,（3）金属组分,许多痕量金属，例如镉、铬、铜、铁、铅、锰、汞、镍、锌等是水中的重要组分，大多数金属是生物生长所必需的。但大量的金属，特别是重金属的存在会抑制异养生物的生长。其作用机理是重金属引起蛋白质变性而使微生物失去活性。详见有毒有害污一节。,三.与稳定运行相关的运行因素,2.进水水质,（4）有机组分,有机组分包括蛋白质，碳水化合物，油脂及尿素等。目前对有机组分测定的主要通过测定COD,BOD，TOC等指标来间接反应其含量。有机组分的含量决定了污水处理厂的有机负荷，有机负荷过高或过低均会对污水处理厂造成严重影响。,（5）油和脂,油和脂由于其溶解度很低，降低了微生物对其降解的速率，它们的微粒对生物作用有影响。,三.与稳定运行相关的运行因素,2.进水水质,（6）有毒有害物,废水中的有毒物质通常可以分为有机毒物和无机毒物二大类,有机毒物主要指各种醛、酚及其取代物、各种卤代烃和烯烃、各种多环芳烃化合物及各种抗菌素;无机毒物主要包括氰、氨、硫化氢及各种重金属离子,高浓度的无机盐类(如NaCl)也属此列。,有毒物质对废水生物处理的影响与毒物的类型和浓度有关,一般可分为刺激作用、抑用和毒害作用三大类,如图 1 所示。从图1 可以看出,有毒物质对微生物的毒害和抑制作用只有在达到一定浓度时才显示出来,在允许范围内,微生物不仅可以承受,有些还具有刺激作用。,三.与稳定运行相关的运行因素,2.进水水质,（6）有毒有害物,三.与稳定运行相关的运行因素,1.进水水质,（6）有毒有害物,有毒物质对微生物的毒害作用主要是破坏细胞质膜和菌体内的酶,使酶失去活性。细胞质膜遭到破坏,使机体外界的物质进入细胞内,而体内的物质也溢出体外,这就破坏了微生物的正常生理活动。如重金属离子对微生物的毒害作用主要是这些重金属离子与细胞内蛋白质的结合而使蛋白质变性,使酶失活;酚、氰、醛、硝基化合物及各种取代芳烃化合物,一方面对微生物有毒害作用,另一方面又能被某些微生物分解利用,使之无毒化,但承受的浓度有一定的限度;高浓度无机盐类(如NaCl)主要是通过改变环境的渗透压而起毒作用的。,三.与稳定运行相关的运行因素,2.进水水质,（6）有毒有害物,三.与稳定运行相关的运行因素,3.工艺操作参数,（1）溶解氧,生化系统的溶解氧反应了氧的供需量平衡情况，溶解氧大于零，说明该系统的供氧量大于了实际的需氧量。但是我们的好氧化处理系统总是要求水中的实际溶解氧要远远大于零,如接触氧化法要求的溶解氧含量达到3mg以上。而氧化沟的好氧段要求的溶解氧达到时2mg/L。这是因就菌胶团或生物膜存在一定的空间尺寸，使得从絮状体或生物膜外部溶解氧要转移至内部需要一定的氧浓度梯度。而缺氧区的溶解氧控制在0.5mg/L以内可确保在一定的时间内絮凝体内部处于缺氧状态，从而有利于硝化细菌的生长和繁殖。.,三.与稳定运行相关的运行因素,3.工艺操作参数,（2）活性污泥浓度（MLSS),单个微生物在一定的条件下通过合成新细胞或新陈代谢消耗的有机物的总量是一定的，因此，在一定的有机负荷条件下必须维持一定量的活性污泥浓度（MLSS）。根据进水有机负荷调整活性生物体浓度可使废水的出水水质保持稳定。但在实际操作过程中，有机负荷在较短时间内或小范围内变化可不必改变其活性生物体浓度。若有机负荷在较长时间段发生变化具变化过大可通过保持污泥负荷不变的情况下计算需要的活性生物体浓度，再通过改变剩余污泥排泥量来改变活性生物体浓度。,三.与稳定运行相关的运行因素,4.可操控的运行因素,影响污水处理厂运行的因素很多，但可用于操作人员操作控制的因素仅有水量，溶解氧，活性污泥浓度，泥龄。同时，可以通过均衡水量，投加药剂，稀释等方法调整进水水质的部分指标（如pH调整，有毒物质的抑制）。,部分因素之间是相互影响，相互联系的（如前面所说的有机负荷率与溶解氧，水量与有机负荷，活性污泥浓度与泥龄，SV等），因此改变一种运行因素可能就会导致另外的因素状态发生变化，污水处理厂的运行管理中，对某种运行因素进行改变后，应充分考虑其它的因素是否发生相应改变，并同时给予相应的调整。,四.污水处理厂的安全稳定运行,影响污水处理厂的安全稳定运行的因素过多，但进水水质水量的变化对污水处理厂安全稳定运行的起着至关重要的作用。一般来讲，在有条件的情况下，稳定进水水质和水量是安全稳定运行的关键。但是对于中小型污水处理厂来说，若设计过程中未考虑大容量调节设施，稳定进水水质和水量是异常困难的。,因此作为污水处理的运行管理者若能及时了解进水水质水量情况，并对污水处理厂的操作参数进行相应调整，或采取部分应急措施则可能避免故障的发生，保持污水处理厂的安全稳定运行。（经常观察进水颜色及气味，因部分工业废水比较明显的颜色和气味特征，如钢铁酸洗废水呈暗绿色，刺鼻的氯化氢味，如灯塔的酒厂的废水具有明显的酒糟味），了解污水处理厂服务范围内的工业企业排污情况及废水特性，并根据工业企业的排污情况采取必要的预防措施，对有工业废水进入时引发的故障能起到预防作用）。,但是在实际运行过程中，由于污水水质水量的指标测定的时效延迟，往往测定结果出来时，运行故障可能已经发生，再者，许多污水处理厂。因此，故障分析与处理变得至关重要。,五.故障分析与对策,污水处理厂的运行故障可能由进水水质水量，电气，设备，工艺操作参数引起，甚至后勤保障都可能间接导致运行故障。我们在这里重点讨论的故障仅是由进水水质水量及工艺操作参数引起的故障。对于电气及设备引起的故障应制定的相关的应急措施和应急维修办法，降低电气及设备引发的故障发生率。对于后勤保障可能引发的故障应通过管理措施和协调进行解决。,五.故障分析与对策,1.物化段故障,对于预处理段（主要采用物化手段）的工艺单元的故障（简单介绍，详见活性污泥法工艺控制13-35页。几个需要注意的问题：（1）PAC或AC在使用过程中应注意最大投加剂量，过量的PAC或AC会导致絮凝效果不佳。（2）PAM投加后应避免剧烈搅动，且搅动时间不宜过长。（3）沉淀池排泥（特别是初沉池）应采取多次少量的排泥方式以防止因污泥腐化结块造成的排泥管堵塞。同时一次避免大的悬浮物进入沉淀池排泥系统，以免造成污泥泵类堵塞。（4）砂滤池应采取定期反冲的方式，即便平时很少使用，以避免砂层结块造成砂滤池短路和反冲不能彻底。（5）气浮池在运行中应保持进气进水通畅，在保证其它运行参数正常的情况下如果溶气量较少，可考虑在气浮进水端添加表面活性剂，以降低污水的表面张力，增加微气泡的形成量，但该操作的副作用是过量的表面活性剂将使固体与微气泡的结合能力下降。,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,故障分析生物处理单元的故障呈现出多样性，影响因素多，故其分析和解决方法较难准确掌握。进水水质及水量影响是最为显著和频繁的。日常运行中可以根据污水处理厂外观及颜色观察，显微镜镜检微生物，进出水水质指标测定，在线或便携仪器测量等手段进行分析和监控污水处理厂的运行状态。,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（1）外观及颜色观察,外观及颜色观察的主要对象是活性污泥颜色及味道，泡沫量及颜色，浮渣的颜色及产生位置，出水颜色及味道。污水处理厂运行状态发生改变时，会伴随着发生活性污泥颜色及味道，泡沫堆积量和颜色，浮渣的产生位置及颜色，以及出水颜色及味道发生变化。根据这些变化可以推测故障原因。,活性污泥的颜色根据其污泥负荷及泥龄的不同可能表现为黑色，灰色，黄色至褐色，有土腥味。泡沫在生化处理系统中是比较常见的，正常运行状态下的泡沫不易堆积，但根据进水是否含表面活性剂，有机负荷及污泥龄，会表现出不同的颜色，常见的泡沫颜色有棕黄色，灰黑色，白色和彩色。除彩色泡沫是由表面活性剂引起之外，其余颜色的泡沫均是由其运行状态决定的。在不同的运行状态下，可能在生化池及二沉池出现灰黑色或棕黄色的浮渣。正常处理后的污水呈清澈透明状，无色，略带新鲜泥土气息或无味。但在非正常情况下，出水可能呈现出灰色，黄色，褐色，混浊等情况，水质恶化时可出现发臭的情况。,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（1）外观及颜色观察,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（1）外观及颜色观察,正常的生物膜（一）,正常的生物膜（二）,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（1）外观及颜色观察,异常的活性污泥（一）,正常的活性污泥（一）,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（1）外观及颜色观察,泡沫（一）,泡沫（二）,浮渣,浮渣（二）,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（1）外观及颜色观察,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（2）镜检微生物,镜检微生物的对象不是细菌而是更易被观察和计数的原后生动物。原后生动物主要食物来源是游离的细菌和细小的菌胶团。在抗冲击负荷和活性污泥运行条件改变时，通常原后生动物在数量、活性、种类等方面会出现明显的波动，我们就可以利用显微镜观察原后生动的变化来判断活性污泥工艺状况。,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（2）镜检微生物,原生动物根据对活性污泥是否有利可分为三类：非活性污泥类原生动物、中间性活性污泥类原生动物和活性污泥原生动物。而（例举部分图例）其余详见废水处理微生物图志及活性污泥法工艺控制第76-95页。非活性污泥类原生动物（扭头虫，草履虫，表壳虫，变形虫,一般体型小，移动慢，大都在菌胶团周围而不与菌胶团接触，以游离细菌为食，仅具有纤毛或鞭毛），中间性活性污泥原生动物（漫游虫，体型较大，移动慢，常在菌胶团外缘活动，以游离细菌为食，有破坏菌胶团并导致出现游离细菌的能力，仅具有纤毛或鞭毛），活性污泥原生动物（累枝虫，钟虫，独宿虫，体型相对较大，有发达的纤毛或刚毛，常在菌胶团上爬行或固定于菌胶团上）。,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（2）镜检微生物,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（2）镜检微生物,变形虫,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（2）镜检微生物,草履虫,栉毛虫,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（2）镜检微生物,线虫,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（2）镜检微生物,钟形虫,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（2）镜检微生物,钟形虫,吸管虫,漫游虫,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（2）镜检微生物,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（2）镜检微生物,轮虫,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（2）镜检微生物,红斑瓢虫,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.1分析和诊断方法,（3）进水水质指标测定,可以定量分析进水水质及水量的变化，有助于故障原因分析和故障排除。,（4）在线及便携仪器测定,在污水处理厂常用的在线及便携仪器有pH,DO，ORP,MLSS，COD,NH3等测量仪器。这些测量仪器可测量pH，溶解氧，氧化还原电位，污泥浓度，COD,NH3-N等 指标，可以为污水处理故障分析与判断提供一手的数据。,（5）其它,如SV30,SVI等。,五.故障分析与对策,2.生化段故障,2.2主要故障原因及相关联的现象，对策,在这里要说明一下，生化池的浮渣，泡沫，出水悬浮物含量高，活性污泥上浮等仅是故障发生的现象，而非其故障最终原因。前面说过，引发污水处理厂故障的主要原因是进水水质及水量，仅有部分原因是操作控制等所引起。归纳起来，引发污水处理厂故障的原因如下：（1）相对有机负荷过高（2）相对有机负荷过低（3）pH变化，有毒物质进入（4）污泥老化（操控）（5）丝状菌膨胀,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（一）相对有机负荷过高,这里提出的相对有机负荷过高，指的是进水中的有机物总量与污泥总量之间的关系（区别污泥总量及污泥浓度）。一定量的污泥，其单位时间内对污染物的去除总量是保持在一定的范围内的（学术名称叫基质最大比利用速率k,210kgbsCOD/kgVSSd（不用在意这些数据和单位）,典型值为5），进水中有机物的总量超过这个范围就会引起相对有机负荷过高。,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（一）相对有机负荷过高,A状态：长期的有机负荷过高，污泥浓度基本达到可控的最高限值，可能出现两种情况的现象：,这里应该重点注意，在相对有机负荷正常的情况下，因操作因素（设备或温度变化等引起，而操作未给予调控）导致的溶氧溃乏，其现象与负荷过高时溶氧溃乏相似，唯一不同的是可能不见大量泡沫与浮渣堆积，这种情况应坚决避免。,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（一）相对有机负荷过高,对策：降低进水量以降低总有机负荷。调整供氧量以适应调整后的总有机负荷，满足溶氧条件。根据污泥增殖量调整污泥排放量(膜法无调整该项)使污泥浓度恢复可控范围。对于间歇式活性污泥法可延长曝气时间。,A状态：长期的有机负荷过高，污泥浓度基本达到可控的最高限值，可能出现两种情况的现象：,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（一）相对有机负荷过高,B状态：短期内的有机负荷过高，一般因来不及调整工艺控制参数，可能引起以下变化，,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（一）相对有机负荷过高,B状态：短期内的有机负荷过高，一般因来不及调整工艺控制参数，可能引起以下变化，,对策：短期内的有机负荷过高，若持续时间不长且生化池容较大，一般仅会引发出水水质短期波动变化，因此可不调整运行参数，在有机负荷恢复正常后，运行状态将自动恢复到原状。或持续时间较长生化池池容较小，则应采取措施：适当增加供气量，使溶解氧保持在正常值。在可控范围内，适当提高污泥浓度，以提高污泥总量，提系统的最大有机负荷能力。（对膜法可将污泥回流提高污泥浓度）对于间歇式活性污泥法可适当延长曝气时间。有机负荷恢复正常后，需将供气量及污泥浓度恢复到正常值。,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（二）相对有机负荷过低,相对有机负荷过低，指的是进水中有机物的总量低于活性污泥正常生长所需的有机物总量而引起相对有机负荷过低，同样是相对于污泥总量而言。短期的相对有机负荷过低不会对活性污泥系统产生明显影响，一般不予理会。长期的相对有机负荷过低可能会引起污泥老化，丝状菌膨胀等故障的发生。,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（二）相对有机负荷过低,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（二）相对有机负荷过低,对于生物接触氧化法而言，使溶解氧保持在合适的范围内即可。对策：保证溶解氧在正常范围。在有条件的情况下适当增加进水量。在可控范围内降低污泥浓度。,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（三）pH变化，有毒物质进入,pH变化及有毒物质的进入都会引起微生物活动性的减弱甚至死亡，而引发以下现象的出现：,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（三）pH变化，有毒物质进入,对策：查明毒物来源，毒物种类，迅速切断有毒物来源。调整pH或投药预处理，稀释等手段以降低有毒物的浓度和毒性。尽快将有毒物排出系统之外。在短期内减少排泥量，提高污泥浓度。有毒物排出系统后，应加大排泥量，加快污泥更新速度。,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（四）丝状菌膨胀,丝状菌与菌胶团的最大差别在于丝状菌的比表面积相对较大，因此丝状菌与菌胶团相比有以下特点：能适应氧和低有机负荷，对营养物要求较低，能在较低的pH范围生长，在较高水温环境下繁殖速度快。但是丝状菌对有毒物的抵抗能力较差。膨胀程度:判断依据：以SVI及镜检为主。控制方法：创造不利于丝状菌生长而有利于菌胶团生长的环境（控制pH）。次氯酸钠灭活。重新培养（对小型污水处理厂）。,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（四）丝状菌膨胀,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（四）丝状菌膨胀,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（四）丝状菌膨胀,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（四）丝状菌膨胀,五.故障分析与对策,2.生化段故障,（五）其它的一些概念,污泥老化，曝气过度,模糊控制,运行过程中各种故障产生的诱因可能相互关联，应逐一排查，仔细分析，大胆推测。,