物理處理技術(shù)——沉砂池

來源：東隆  日期：2014-05-19

   一、沉砂池的作用

   污水中含有一定的無機(jī)物，當(dāng)其進(jìn)入到處理構(gòu)筑物后，可能會在流速緩慢的地方沉下來，也會隨污泥進(jìn)入到污泥處理系統(tǒng)，并破壞管道和機(jī)構(gòu)，為此設(shè)沉砂池。其功能是從廢水中分離相對密度較大的無機(jī)顆粒，將粒徑大于0.2mm的砂粒去除。它一般設(shè)在泵站、沉淀池之前，用于保護(hù)機(jī)件和管道免受磨損，還能使沉淀池中污泥具有良好流動性，能防止排放與輸送管道被堵塞；且能使無機(jī)顆粒和有機(jī)顆粒分別分離，便于分離處理和處置。
   沉砂池的工作是以重力分離作為基礎(chǔ)（一般屬自由沉淀類型），把沉砂池內(nèi)的水流速度控制到一定的程度，從而只能使相對密度大的無機(jī)顆粒沉淀，而有機(jī)顆�？呻S水流出。

   二、沉砂池的分類

   按池內(nèi)水流方向的不同，可分為平流式沉砂池和渦流式沉砂池，近年來曝氣沉砂池在國內(nèi)也有應(yīng)用。

   1、平流式沉砂池   其結(jié)構(gòu)簡單，截留效果好，是沉砂池中常用的一種。這種池子的水流部分，實際上是一個加寬加深的明渠，兩端設(shè)有閘板，以控制水流，池底設(shè)1～2個貯砂斗，利用重力排砂，也可用射流泵或螺旋泵排砂。為保證沉砂池有很好的沉砂性能，又使密度較小的有機(jī)懸浮物顆粒不被截留，應(yīng)合理控制水流流速，一般在0.15.～03m/s之間。這樣仍會使廢水中的一部分有機(jī)懸浮物在池中沉積，或使有機(jī)顆粒附著在砂粒表面隨其沉積下來了。普通沉砂池截留的沉砂中夾雜一些有機(jī)物，影響截留效果，原因是其進(jìn)、出水部分的形式對運行有很大的影響。為了保證進(jìn)水均勻，在進(jìn)口設(shè)置了多個可調(diào)節(jié)的導(dǎo)流布水板，出水采用固定堰，沉砂通過機(jī)械刮砂機(jī)刮向池子一邊的出砂口中。又由于污水進(jìn)入池中后流速較小，許多污泥和有機(jī)物也會在池中沉淀。為了分離沉砂中的污泥和有機(jī)物，這種沉砂池通常帶有往復(fù)耙提升坡道式篩分機(jī)。在沉砂向上的運動過程中，污泥和有機(jī)物從沉砂中分離出來。分離出的砂子通過回流裝置回流至沉砂池中。用這種方法分離的砂子比較干凈，含水量也較低。因為有機(jī)物的包裹作用，往往會影響沉砂效果，因此可采用曝氣沉砂池。

   2、曝氣沉砂池    采用曝氣沉砂池可在一定程度上克服平流式沉砂池的缺點。曝氣沉砂池是一長形渠道，沿池壁一側(cè)距池底60～90cm處設(shè)曝氣裝置，在其下部設(shè)集砂斗，池底坡度為0.1～0.5，以保證砂子滑入。在曝氣的作用下，水流在池內(nèi)呈螺旋狀前進(jìn)，水中的有機(jī)顆粒處于懸浮狀態(tài)，砂粒間摩擦并受曝氣剪切力的作用，這就能清除砂粒上附著的有機(jī)污染物，從而取得較為純凈的砂粒。砂粒在重力和旋流力的作用下，沉到池底與水分離。所排出的砂粒，有機(jī)物一般占5%，擱置一段時間后不會腐敗。

   在曝氣作用下，水在池內(nèi)呈螺旋狀前進(jìn)，水流旋轉(zhuǎn)速度在池過水?dāng)嗝嬷行奶幾钚�，而四周最大�？諝饬繎?yīng)保證池中水的旋流速度為0.3m/s左右，所需的空氣量為2～3立方米/池表面積，池的有效水深為1～3m，寬深比為1∶15。
曝氣沉砂池與普通沉砂池相比具有以下優(yōu)點：

  （1） 沉砂中有機(jī)物含量低，不易腐敗。

  （2） 有曝氣作用，可脫水，改善水質(zhì)，有利于后續(xù)處理。

  （3） 有的曝氣沉砂池兩側(cè)設(shè)有除浮油的功能，使水中的浮油在沉砂池內(nèi)一起去除。

曝氣沉砂池的設(shè)計參數(shù)如下：

 （1） 旋流速度應(yīng)保持0.25～0.3m/s，水平流速為0.06～0.12m/s。

 （2） 最大流量時停留時間為1～3min。

 （3） 有效水深2～3m，寬深比一般用1～2；長寬比可達(dá)5∶1，再大時可設(shè)橫向擋板。

 （4） 空氣擴(kuò)散管應(yīng)設(shè)在池的一側(cè)，距池底0.6～0.9m，送氣管應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)氣量的閥門。

 （5） 池的進(jìn)、出口應(yīng)防止短路，進(jìn)水方向應(yīng)與旋流方向一致，出水方向與進(jìn)水方向垂直，并設(shè)擋板；池的形狀應(yīng)盡可能不產(chǎn)生偏流和死角，集砂槽附近設(shè)縱向擋板；池中應(yīng)考慮消泡措施。

  3、渦流式沉砂池    20世紀(jì)80年代在歐洲出現(xiàn)了渦流沉砂池，呈圓形，占地很小，與平流沉砂池相比可省一半占地面積，表面可封閉，散發(fā)到空氣中的臭味較小。最關(guān)鍵的部分是沒有大型的排砂設(shè)備，通過砂泵吸排或用真空從上面吸排，操作點只有一個，刮砂機(jī)沿池的兩頭來回行走。

   它是利用水力渦流，使泥砂和有機(jī)物分開去除砂。水沿切線方向進(jìn)入圓形沉砂池，進(jìn)水渠道末端設(shè)一鐵水檻，使可能沉積的砂粒向下滑入沉砂池；同時還設(shè)一個擋板，使水流及砂粒進(jìn)入沉砂池時向池底流去，并加強(qiáng)附壁效應(yīng)。在沉砂池中間設(shè)調(diào)速板，使池內(nèi)的水流保持環(huán)流。漿板、擋板、進(jìn)水水流組合在一起在池內(nèi)產(chǎn)生螺旋狀環(huán)流，在重力作用下將砂子沉下并向池中心移動，考慮到水流流速的特點，最后將沉砂落入砂斗。池內(nèi)的環(huán)流在池壁處向下，到池中間向上，加上漿板的作用，有機(jī)物在池中心部位向上升起，隨出水流入后續(xù)構(gòu)筑物（包括平底式和斜底式）。其排砂方式有三種。一種是通過砂泵、空氣提升器（在漿板傳動軸中插入一空氣提升器）及在傳動軸中插入砂泵，泵與電機(jī)設(shè)在池頂部，靠它們在上面形成旋流將沉砂池的砂粒從水中分離出來匯集于中心池底的砂斗槽的。另一種是進(jìn)水通過長度在4.5m以上的直渠池的切線方向進(jìn)入池子，再沿池壁做圓周運動并形成向下旋流，將較重的砂粒拋向池壁后而向下滑動至砂斗再一種是在池子進(jìn)口處設(shè)有一導(dǎo)向擋板，促進(jìn)形成向下的旋流，池中心設(shè)有可調(diào)速的旋轉(zhuǎn)槳板推動水流旋轉(zhuǎn)，促使沿切線方向的進(jìn)水、進(jìn)門導(dǎo)向擋板和槳板攪拌器三者合成水流螺旋狀態(tài)，在水流向下旋轉(zhuǎn)中將重的砂粒拋向池壁后下滑至砂斗的同時，中心向上旋流將較輕的有機(jī)物從池中提升至池頂后隨水流出，沉積的砂粒由壓縮空氣提升或砂泵從池底砂斗中抽出。
  渦流式沉砂池的設(shè)計參數(shù)如下：

 （1）水力表面負(fù)荷約200立方米/（平方米·h），水力停留時間約為20～30s。

 （2） 進(jìn)水渠道直段長度為渠寬的7倍，并不小于4.5m，以保證平穩(wěn)的進(jìn)水條件。

 （3） 進(jìn)水渠道流速在最大流量的40%～80%情況下為0.6～0.9m/s，最小流量時大于0.15m/s，最大流量時不大于1.2m/s；出水渠道與進(jìn)水渠道的夾角為270°，以最大限度地延伸停留時間，兩種渠道均設(shè)在池上部以避免擾動砂子。

 （4） 出水渠道寬為進(jìn)水渠道寬的2倍，出水渠道的直線段長度相當(dāng)于出水渠的寬度。

 （5） 沉砂池前設(shè)格柵，下游處設(shè)堰板或計量堰，以保持池內(nèi)水位。