城市污水处理设施运行管理手册

城市污水处理设施运行管理手册一、引言城市污水处理设施是保障水环境质量、维护城市生态安全的核心基础设施。其稳定高效运行不仅关系到污水达标排放、水资源循环利用，更直接影响城市人居环境与可持续发展。本手册聚焦污水处理设施的全流程运行管理，从工艺原理到实操要点，从日常运维到应急处置，系统梳理专业管理方法，为运营单位、技术人员及管理人员提供兼具理论支撑与实践指导的操作指南，助力提升设施运行效能，实现环境效益与经济效益的协同优化。二、污水处理设施组成与核心工艺原理（一）预处理系统预处理是污水进入主体处理工艺前的“初步净化”环节，核心设备包括格栅、沉砂池、调节池等：格栅：通过机械或人工拦截，去除污水中体积较大的悬浮物（如塑料袋、树枝、建筑垃圾），按栅隙分为粗格栅（>10mm）、细格栅（3-10mm），需根据进水杂物量制定清污周期（如每日1-2次人工巡检，机械格栅每2小时自动运行1次）。沉砂池：利用重力分离原理，去除污水中密度较大的无机颗粒（砂粒、煤渣），常用平流沉砂池、旋流沉砂池，运行时需控制水力停留时间（通常1-3分钟），定期排砂（每日1-2次）以避免砂粒磨损后续设备。调节池：均衡进水水质、水量波动，减少对后续工艺的冲击。若进水水质波动大（如工业废水混入），需增设搅拌装置或投加酸碱调节pH，使出水pH稳定在6-9之间。（二）生物处理系统生物处理是去除污水中有机物、氮磷等污染物的核心环节，主流工艺分为活性污泥法与生物膜法：活性污泥法（以A²/O、MBR为例）：A²/O工艺（厌氧-缺氧-好氧）：通过厌氧池释磷、缺氧池反硝化脱氮、好氧池硝化与吸磷，同步实现有机物降解与脱氮除磷。运行时需控制污泥龄（通常15-20天）、混合液回流比（200%-400%）、污泥回流比（50%-100%），定期监测污泥浓度（MLSS2000-4000mg/L）与沉降性能（SVI100-150mL/g）。MBR工艺（膜生物反应器）：将膜分离技术与活性污泥法结合，膜组件（中空纤维膜/平板膜）替代二沉池，实现泥水分离。需重点控制膜通量（通常10-30L/(m²·h)），定期进行在线/离线清洗（如每周次氯酸钠冲洗、每月柠檬酸浸泡），防止膜污染。生物膜法（以生物滤池、曝气生物滤池为例）：生物膜附着于填料表面，通过微生物代谢降解污染物。生物滤池需控制水力负荷（1-3m³/(m²·h)）与气水比（3-5:1），定期反冲洗（当水头损失超过0.5m时）；曝气生物滤池（BAF）则需关注填料层堵塞情况，通过空气反冲+水反冲（气冲强度15-20L/(m²·s)，水冲强度5-10L/(m²·s)）恢复填料通透性。（三）深度处理系统深度处理旨在进一步去除生物处理后残留的污染物（如悬浮物、色度、微量有机物），满足回用或严格排放标准：过滤：常用石英砂滤池、活性炭滤池，砂滤池滤速控制在8-10m/h，活性炭滤池需定期更换活性炭（当COD去除率低于30%时）。消毒：采用紫外线、次氯酸钠、臭氧等方式。紫外线消毒需控制进水SS<20mg/L，灯管每季度擦拭一次；次氯酸钠消毒需监测余氯（接触池出口0.5-3mg/L），避免余氯过高影响受纳水体。（四）污泥处理处置系统污泥是污水处理的副产物，需经浓缩、脱水、稳定化后处置：浓缩：通过重力浓缩（停留时间12-24小时）或机械浓缩（如带式浓缩机），将污泥含水率从99%降至95%-97%。脱水：采用带式压滤机、板框压滤机或离心脱水机，使污泥含水率降至80%以下。脱水前需投加絮凝剂（如PAM，投加量0.1%-0.5%），优化污泥絮体结构。稳定化与处置：通过厌氧消化（产气回收能源）、好氧发酵（制有机肥）或焚烧（减量化）实现污泥资源化。若外运处置，需确保污泥符合《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》（GB/T____）等标准。三、运行管理全流程实操指南（一）启动前准备工作1.设备检查：机械类：格栅耙齿是否完好、风机叶轮有无积尘、泵体润滑脂是否充足，转动设备需点动试车（运行5-10秒），观察异响、振动情况。电气类：检查控制柜指示灯、断路器状态，测试变频器、PLC模块通讯是否正常，接地电阻≤4Ω。自控系统：验证传感器（pH、DO、浊度）精度，模拟信号传输（如DO传感器输出4-20mA对应0-8mg/L）。2.药剂与物料准备：絮凝剂（PAM）、消毒剂（次氯酸钠）储备量满足7天以上需求，检查药剂保质期与投加装置（计量泵）流量精度（误差≤5%）。污泥处置物资（如发酵菌剂、焚烧燃料）按需备货，确保运输通道畅通。3.系统调试：清水联动试车：向预处理、生物池、深度处理单元注入清水，测试管路密封性、设备联动逻辑（如格栅与提升泵联锁启动）。生物系统驯化：若为新建或重启设施，需从周边污水厂接种污泥（投加量使MLSS达2000mg/L以上），按“低负荷-逐步提负荷”原则驯化（前3天进水负荷为设计的30%-50%）。（二）日常运行监控要点1.水质监测：进水：每2小时监测COD、BOD、SS、氨氮，每日监测pH、总磷，异常时（如COD突然升高50%以上）立即启动“进水冲击应急预案”（见第四章）。过程水：生物池出口每4小时监测DO（厌氧池≤0.2mg/L，好氧池2-4mg/L）、氨氮（≤8mg/L），二沉池出口监测SS（≤30mg/L）。出水：每日监测COD、氨氮、总磷、SS，每月委托第三方检测重金属、有机物（如VOCs），确保达标（执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB____-2002一级A或地方更严标准）。2.设备运行监控：风机：监测风压（±5%设计值）、电流（≤额定值），每小时记录运行参数，油位低于1/2时补油，轴承温度超过65℃时停机检查。水泵：监测扬程、流量（与设计值偏差≤10%），振动幅值≤4.5mm/s，发现异响或漏水立即切换备用泵。膜组件（MBR）：实时监测跨膜压差（TMP），当TMP超过0.03MPa时，缩短清洗周期或增加清洗强度。3.能耗与成本管控：每日统计电耗（风机、水泵占比超60%）、药耗，绘制“能耗-处理量”曲线，识别异常波动（如电耗突增10%且处理量未变，需排查设备空转、膜污染）。优化运行时段：利用谷电时段（如0:00-8:00）启动高耗能设备（如污泥脱水机），降低电费成本。（三）运行参数动态调整1.生物处理工艺调控：污泥负荷（F/M）：当进水COD升高时，若MLSS稳定，可适当提高曝气量（增加好氧池DO至3-4mg/L）或延长曝气时间；若进水COD降低，减少污泥回流比（至30%-50%），避免污泥老化。脱氮除磷优化：若出水氨氮超标，检查好氧池DO是否不足（需≥2mg/L），增加硝化液回流比（至300%）；若总磷超标，确认厌氧池DO≤0.2mg/L，投加铁盐（如硫酸亚铁，投加量50-100mg/L）强化化学除磷。2.深度处理工艺优化：过滤系统：当砂滤池出水浊度>5NTU时，缩短反冲洗周期（从48小时调整为24小时），反冲洗强度提高至15L/(m²·s)。消毒系统：夏季水温升高时，紫外线消毒剂量需从15mJ/cm²提高至20mJ/cm²，确保大肠杆菌达标。（四）运行记录与报告管理1.台账记录：设备运行台账：记录每台设备的启动时间、运行参数（电流、压力、流量）、故障与维修情况，形成“设备健康档案”。水质分析台账：按“进水-过程水-出水”分类记录，附检测原始数据（如COD滴定曲线、DO传感器校准记录）。能耗药耗台账：每日统计电、水、药剂用量，按月分析“单位处理成本”（元/吨水），对比行业标杆（如标杆值≤0.8元/吨水）。2.报告编制：日报：总结当日处理量、水质达标情况、设备故障，提交运维主管。月报：分析月度运行数据（如COD去除率、能耗变化趋势），提出优化建议（如“下月计划更换#3风机轴承，预计减少故障停机时间20小时”）。年报：梳理全年运行绩效（达标率、成本节约额），制定下一年度运维计划（如工艺升级、设备改造）。四、日常运维与安全管理要点（一）设备维护精细化管理1.预防性维护：机械类：格栅每周清理齿耙杂物，每月检查链条张紧度；风机每季度更换润滑油（型号与设备手册一致），每年进行叶轮动平衡测试。电气类：每月清洁控制柜灰尘，每半年测试绝缘电阻（≥2MΩ），每年校验变频器参数。自控系统：每周备份PLC程序，每月校准传感器（如DO传感器用标准气校准），每季度检查通讯线路屏蔽层。2.故障维修管理：建立“故障响应分级制”：一级故障（如生物池曝气中断）30分钟内响应，4小时内修复；二级故障（如单台泵停运）2小时内响应，8小时内修复。维修后验证：设备重启后，需连续运行24小时无故障，且工艺参数（如DO、出水SS）恢复正常，方可关闭维修工单。（二）水质稳定保障措施1.进水风险防控：与市政管网管理部门联动，获取工业企业排污计划，提前预判高浓度废水接入时段，调整工艺（如增大调节池停留时间）。安装在线监测仪（COD、pH、流量），设置三级报警（预警值为排放标准的80%，报警值为90%，紧急值为110%），触发紧急值时立即启动“事故池”暂存污水。2.工艺抗冲击能力提升：生物池预留20%-30%容积作为“缓冲区”，进水冲击时投加葡萄糖（投加量按COD缺口计算，如需补充100mg/LCOD，投加葡萄糖0.25g/L）维持微生物活性。深度处理单元设置“应急投药点”，如出水SS超标时，紧急投加PAC（投加量50-100mg/L）强化混凝。（三）安全生产标准化管理1.作业安全：有限空间作业（如检查井、生物池）：严格执行“通风-检测-监护”流程，检测O₂≥19.5%、H₂S≤10mg/m³、CO≤30mg/m³方可进入，作业时持续通风，每隔30分钟复测气体浓度。高空作业（如风机检修）：使用防坠落装置（安全带、安全绳），作业面下方设置警戒区，禁止无关人员进入。2.化学品管理：次氯酸钠、硫酸等危化品：单独存放于阴凉通风仓库，设置防泄漏围堰（容积≥最大储罐的110%），建立“双人收发、双人保管”制度。药剂投加：佩戴耐酸碱手套、护目镜，配置应急冲洗装置（距投加点≤5米），若药剂溅洒皮肤，立即用清水冲洗15分钟以上。3.应急预案演练：每季度开展“进水冲击”“设备爆炸”“触电事故”演练，演练后评估效果（如响应时间、处置措施有效性），针对性优化预案。五、应急处置与故障排除（一）设备故障应急处置1.曝气系统故障（风机停机）：立即切换备用风机，若无备用，启动“间歇曝气”方案（每停1小时，手动启动风机曝气30分钟），同时减少污泥回流比（至30%），防止污泥膨胀。维修期间，向生物池投加葡萄糖（按COD200mg/L补充），维持微生物活性，每2小时监测DO（厌氧池≤0.5mg/L，好氧池≥1mg/L）。2.膜组件污染（TMP骤升）：立即停止产水，启动在线化学清洗（次氯酸钠浓度从500mg/L提高至1000mg/L，清洗时间从30分钟延长至60分钟）。若在线清洗无效，拆卸膜组件进行离线清洗（柠檬酸浓度2%-3%，浸泡24小时），清洗后测试膜通量，若恢复率<80%，评估膜更换需求。（二）水质冲击应急处置1.高浓度有机废水冲击（COD>500mg/L）：开启调节池搅拌，延长停留时间（从6小时增至12小时），同时投加PAC（投加量100mg/L）预处理，降低生物池负荷。生物池启动“污泥扩容”程序：增加污泥回流比（至100%），投加活性污泥（从周边污水厂调用，投加量使MLSS达4000mg/L），提高污泥负荷至0.2-0.3kgCOD/(kgMLSS·d)。2.有毒物质冲击（如重金属、石油类）：立即关闭进水闸门，启动事故池暂存污水，投加硫化钠（针对重金属，投加量按重金属浓度的3倍计算）或活性炭（针对有机物，投加量50-100mg/L）进行预处理。委托第三方检测污水毒性，待毒性消除（如重金属浓度<排放标准的50%）后，按“低负荷”方式逐步恢复进水。（三）自然灾害应对1.暴雨内涝：提前加固厂区防洪堤（高度≥50年一遇水位），检查排水泵（流量≥设计暴雨径流量的1.2倍），储备沙袋（每米堤岸备10个）。暴雨期间，关闭露天设备（如污泥脱水机），将控制柜、电机等电气设备用防水布覆盖，每小时监测厂区积水深度，超过0.5米时启动应急排水泵。2.地震灾害：地震发生时，立即停机（切断非应急设备电源），组织人员撤离至空旷地带，检查建（构）筑物裂