污水厂可靠性分析

1、2022-3-293污水处理流程介绍污水处理流程介绍一级处理一级处理/ /预预处理处理二级处理二级处理/ /生物处理生物处理三级处理三级处理/ /化学处理化学处理一级1. 去除去除TSS和部分和部分COD，减轻后续处，减轻后续处理系统的运行负担。理系统的运行负担。2.保证进入二级处理保证进入二级处理的水量水质稳定。的水量水质稳定。深度处理深度处理2022-3-294一级处理一级处理 格栅（粗格栅、细格栅） 调节池 提升泵房 沉沙池 初沉池2022-3-295污水处理流程介绍污水处理流程介绍一级处理一级处理/ /预预处理处理二级处理二级处理/ /生物处理生物处理三级处理三级处理/ /化学处理化学

2、处理二级利用厌氧菌、兼利用厌氧菌、兼性菌和好氧菌来性菌和好氧菌来降解和氧化有机降解和氧化有机物，使污水中污物，使污水中污染物浓度降低。染物浓度降低。 深度处理深度处理2022-3-296二级处理（生物处理二级处理（生物处理） 活性污泥法为主活性污泥法为主A2/O氧化沟SBR二沉池2022-3-297污水处理流程介绍污水处理流程介绍一级处理一级处理/ /预预处理处理二级处理二级处理/ /生物处理生物处理三级处理三级处理/ /化学处理化学处理三级通过化学处理方通过化学处理方法进一步处理微法进一步处理微生物难降解的有生物难降解的有机物机物深度处理深度处理2022-3-298三级处理三级处理(化学处理

3、化学处理)活性炭活性炭吸附法吸附法生物除磷生物除磷脱氮法脱氮法砂滤法砂滤法生物接触生物接触氧化法氧化法混凝混凝沉淀法沉淀法2022-3-299污水处理流程介绍污水处理流程介绍一级处理（预处理）一级处理（预处理）二级处理二级处理三级处理三级处理深度达到一定的回用水达到一定的回用水标准使污水作为水标准使污水作为水资源回用于生产或资源回用于生产或生活的进一步水处生活的进一步水处理过程。如臭氧氧理过程。如臭氧氧化法、膜分离法等化法、膜分离法等. 深度处理深度处理2022-3-2910深度处理（膜处理等）污水是污水处理的深度处理（膜处理等）污水是污水处理的最终出路最终出路,也是污水回用的必经之路。也是污

4、水回用的必经之路。工厂工厂废水废水预处理预处理生物生物/化化学处理学处理深度处理深度处理1. 1. 可靠性理论可靠性理论可靠性概率论基础可靠性概率论基础概率概率：指随机事件在客观上出现的可能性，水文学中亦称机率。：指随机事件在客观上出现的可能性，水文学中亦称机率。在可靠性工程，常用的分布有二项分布、泊松分布、指数在可靠性工程，常用的分布有二项分布、泊松分布、指数分布、正态分布、威布尔分布等。在污水处理系统可靠性仿分布、正态分布、威布尔分布等。在污水处理系统可靠性仿真有关的有真有关的有指数分布、泊松分布、正态分布和威布尔分布指数分布、泊松分布、正态分布和威布尔分布。(1)指数分布指数分布在可靠性

5、理论中，指数分布是最基本、最常用的分布。在可靠性理论中，指数分布是最基本、最常用的分布。1. 1. 可靠性理论可靠性理论可靠性概率论基础可靠性概率论基础(2)泊松分布泊松分布泊松（泊松（PoissonPoisson）过程描述的是某随机事件在所研究的时间）过程描述的是某随机事件在所研究的时间区内出现的次数。区内出现的次数。(3)正态分布正态分布1. 1. 可靠性理论可靠性理论可靠性概率论基础可靠性概率论基础(4)威布尔分布威布尔分布威布尔分布威布尔分布是仅次于指数分布的广泛应用的失效分布，它多是仅次于指数分布的广泛应用的失效分布，它多用于用于反映失效率随时间不是常数的情况反映失效率随时间不是常数

6、的情况，例如，机械部件的腐，例如，机械部件的腐蚀和磨损等过程，分布的形状取决于形状参数蚀和磨损等过程，分布的形状取决于形状参数 ，较常见形式：，较常见形式：1. 1. 可靠性理论可靠性理论可靠性的基本概念可靠性的基本概念可靠性可靠性：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。产品不能完成规定功能，称为故障（失效）。能力。产品不能完成规定功能，称为故障（失效）。可靠度可靠度：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。概率。故障概率密度函数故障概率密度函数故障概率密度函数故障概率密度函数 f

7、(t)f(t)是不可靠度的导数，即是不可靠度的导数，即任意时刻任意时刻 t t，尚未发生故障产品，在单位时间内发生故障的概率。，尚未发生故障产品，在单位时间内发生故障的概率。故障率故障率1. 1. 可靠性理论可靠性理论系统可靠性模型系统可靠性模型对于污水处理系统而言，包括污水池、生化池、沉淀池、氧化对于污水处理系统而言，包括污水池、生化池、沉淀池、氧化沟等若干单元。而个单元又各自成系统，如生化池又包括鼓风设沟等若干单元。而个单元又各自成系统，如生化池又包括鼓风设备、曝气器、好氧池等若干单元。氧化沟又包括好氧池、厌氧池、备、曝气器、好氧池等若干单元。氧化沟又包括好氧池、厌氧池、除渣设备等若干单元

8、。除渣设备等若干单元。系统可靠性的高低取决于系统内各单元的系统可靠性的高低取决于系统内各单元的可靠性以及他们之间的相互关系可靠性以及他们之间的相互关系。(1)(1)串联系统的可靠性串联系统的可靠性串联系统要求所有组件都正常工作，系统才能正常工作，所以它的串联系统要求所有组件都正常工作，系统才能正常工作，所以它的可靠度是可靠度是1. 1. 可靠性理论可靠性理论系统可靠性模型系统可靠性模型(2)(2)并联系统的可靠性并联系统的可靠性并联系统正常工作的必要条件是系统中至少有一个部件工作正常，并联系统正常工作的必要条件是系统中至少有一个部件工作正常，它的可靠度：它的可靠度： 框图法（框图法（RBD）系

9、统的网络图和可靠性框图系统的网络图和可靠性框图l 目前的可靠性工程学中网络系统的可靠性主要用于通信网目前的可靠性工程学中网络系统的可靠性主要用于通信网络、交通网络、电路网络等。这类网络的可靠性分析主要络、交通网络、电路网络等。这类网络的可靠性分析主要是网络中节点间的连通性分析。是网络中节点间的连通性分析。l 系统的网络图和可靠性框图，都是用来表示系统的网络图和可靠性框图，都是用来表示系统各部分之系统各部分之间结构关系间结构关系、功能关系功能关系和和逻辑关系的图示逻辑关系的图示，因此一个系统，因此一个系统既可以用网络图表示，也可以用可靠性框图表示，对给定既可以用网络图表示，也可以用可靠性框图表示

10、，对给定系统，系统的网络图和可靠性框图是系统，系统的网络图和可靠性框图是等价的等价的。l 系统网络图系统网络图比可靠性框图表达比可靠性框图表达更多的信息更多的信息，因为系统的网，因为系统的网络图还可以表示络图还可以表示系统功能的方向性系统功能的方向性。2.2.污水处理系统可靠性分析方法的选用污水处理系统可靠性分析方法的选用l 目前，故障树分析方法，已经从早期的航空、航天、核能目前，故障树分析方法，已经从早期的航空、航天、核能领域应用，渗透到各个工业应用领域，被公认为是可靠性领域应用，渗透到各个工业应用领域，被公认为是可靠性和安全性分析的一种简单、有效、最有发展前途的分析方和安全性分析的一种简单

11、、有效、最有发展前途的分析方法法 故障树分析法故障树分析法l 故障树分析（故障树分析（Fault Tree AnalysisFault Tree Analysis），是将系统故障的各种），是将系统故障的各种原因（包括硬件、环境、人为因素），由原因（包括硬件、环境、人为因素），由总体至部分总体至部分，按，按树枝状结构，树枝状结构，自上而下自上而下逐层细的分析方法。逐层细的分析方法。适用于大型复适用于大型复杂系统杂系统（例如应用于核电站、航天导弹、化工厂等）安全（例如应用于核电站、航天导弹、化工厂等）安全性与可靠性的常用的有效方法，它是以图形的方式表明性与可靠性的常用的有效方法，它是以图形的方式表

12、明“系统是怎样失效的？系统是怎样失效的？”它是一种适用于它是一种适用于设计人员，运行人设计人员，运行人员和管理人员员和管理人员有效地进行系统分析的方法。有效地进行系统分析的方法。2.2.污水处理系统可靠性分析方法的选用污水处理系统可靠性分析方法的选用图框分析法从系统正常工作角度考虑面向结构、只考虑硬件失效的可靠性从系统故障角度考虑面向事件、考虑硬件/软件失效、人为错误、操作维修错误、环境影响等2022-3-2920 框图法与故障树分析法的比较框图法与故障树分析法的比较2.2.污水处理系统可靠性分析方法的选用污水处理系统可靠性分析方法的选用1. 1.华北华北石化污水处理厂简介石化污水处理厂简介华

13、北石化污水厂拓扑结构华北石化污水厂拓扑结构污水处理厂的拓扑描述过程指的是：污水处理厂的拓扑描述过程指的是：过程变量，诸如流量、水位、流向、浓过程变量，诸如流量、水位、流向、浓度、活动单元非活动度、活动单元非活动单元单元，并且可以在系统的不同描述之间相互转化。这并且可以在系统的不同描述之间相互转化。这些描述应该都是分等级些描述应该都是分等级的的，应该应该对处理厂的子系统具备描述能力。在很多情对处理厂的子系统具备描述能力。在很多情况下，一个单元过程可以划分为许多子过程。当然，数据表、维护手册、运况下，一个单元过程可以划分为许多子过程。当然，数据表、维护手册、运行提示、设备信息都应该加在单元过程上。

14、行提示、设备信息都应该加在单元过程上。由此由此得出：得出：COD不合格率为不合格率为6.79， NH3-N不合格率为不合格率为7.98，含油量，含油量不合格率为不合格率为0.61， PH值不合格率为值不合格率为0， 硫化物硫化物不合格率为不合格率为2.01，挥发，挥发酚的不合格率为酚的不合格率为0， 浊度浊度不合格率为不合格率为0.25， BOD5不合格率为不合格率为0。这些这些指标不合格时间主要集中在冬季，所以选定以华北石化污水处理厂指标不合格时间主要集中在冬季，所以选定以华北石化污水处理厂外排外排水水质指标超标水水质指标超标作为故障树的顶事件为例进行分析作为故障树的顶事件为例进行分析。同理

15、。同理，还可以做出以生，还可以做出以生产安全故障、污水处理厂经济指标超标等为顶事件的产安全故障、污水处理厂经济指标超标等为顶事件的故障树故障树。2022-3-29272.2.参数确定参数确定指数分布的唯一参数是指数分布的唯一参数是失效率失效率，当部件的失效率恒定时，当部件的失效率恒定时，其可靠度最好用指数分布来描述。对于指数分布，平均故障间隙其可靠度最好用指数分布来描述。对于指数分布，平均故障间隙时间时间(MTBF )(MTBF )与失效率互为倒数。与失效率互为倒数。指数分布的参数确定指数分布的参数确定平均故障间隙时间（平均故障间隙时间（MTBFMTBF）就是）就是污水处理系统基本事件在使用污

16、水处理系统基本事件在使用过程中发生了过程中发生了N N 次故障次故障, ,每次故障恢复后有投入使用每次故障恢复后有投入使用, ,测其每次故障测其每次故障前工作持续时间为前工作持续时间为 t1 t1，t2t2，tntn，其平均故障间隙时间，其平均故障间隙时间2022-3-29312.2.参数确定参数确定正态分布的参数确定正态分布的参数确定正态分布要求的参数是正态分布要求的参数是均值均值和和标准差标准差。正态分布是对称的，。正态分布是对称的，一般称为贝尔曲线。正态分布经常用来描述失效率随时间增加一般称为贝尔曲线。正态分布经常用来描述失效率随时间增加的设备。如果失效时间可以表示为某些其他随机变量之和

17、，则的设备。如果失效时间可以表示为某些其他随机变量之和，则推荐使用正态分布。推荐使用正态分布。2022-3-29322.2.参数确定参数确定正态分布的参数确定正态分布的参数确定2022-3-29333.3.污水处理厂人员可靠性分析污水处理厂人员可靠性分析复杂系统的可靠性分析已不仅局限于硬件方面，要考虑的范围已扩大到其他方面，如人员可靠性和软件可靠性愈来愈占有重要地位。人为差错是指人员的一组活动中的任何一个超过了某个可接受的极限，并具有可预防性和可纠正性的特点。人为差错又称人因差错，由于它的发生使系统的可靠性受到影响，人为差错对系统的影响随不同的系统而有不同，并且造成系统的后果也是不一样的。人为

18、差错概率的估计人为差错概率的估计人为差错概率（HEP）是人员行为的主要度量参数。人的差错概率受多种因素影响，如作业的紧迫程度、单调性、人的不安全感、心理状态和生理状况以及周围环境因素等；因此，仍然需要有修正系数 k 修正人的失误概率。就某一动作而言，其可靠度 R 为：数据选自美国核电站中的人因分析手册。数据选自美国核电站中的人因分析手册。利用CAFTA故障树分析系统分析污水处理可靠性 CAFTA以系统故障树为可靠性分析模型，采用了面向对象设计技术思想，顺应图形化建模的发展趋势，以蒙特卡罗方法作分析手段，将故障树可靠性模型的数据管理、分析运算、运算结果分析以及数据的安全管理等功能都集成在一个图形化的操作平台上。是个一体化的故障树可靠性模拟分析程序。4.4. 污水处理可靠性污水处理可靠性2022-3-2937数据的假设检验讨论 通过可靠性分析可以达到以下目的： （1）通过污水处理