城市污水處理廠的典型流程之沉砂池城市污水處理廠的典型流程原污水格柵沉砂池排放或三級(jí)處理初次沉淀池生物處理設(shè)備二次沉淀池排渣排砂污泥回流消化氣利用脫水和干燥設(shè)備污水流程污泥流程消化氣污泥利用污泥消化一級(jí)處理（物理處理）二級(jí)處理（生物處理）污泥處理污泥濃縮1.沉砂池的作用沉砂池定義

英文：GritChamber；利用自然沉降作用，去除水中砂粒或其他比重較大的無(wú)機(jī)顆粒的構(gòu)筑物。若取消沉砂池，會(huì)給污水廠的正常運(yùn)行帶來(lái)以下隱患：①砂粒進(jìn)入初沉池會(huì)加速污泥刮板的磨損，縮短使用壽命。②對(duì)于不設(shè)初沉池的處理工藝或超越初沉池運(yùn)行的工藝，導(dǎo)致生化池有效容積的減少，同時(shí)還會(huì)對(duì)曝氣器產(chǎn)生不利影響。③易導(dǎo)致排泥管道的堵塞，加劇污泥泵葉輪磨損。④砂粒進(jìn)入污泥消化池中，將減少有效容積，縮短清理周期。⑤污泥中含砂量的增加會(huì)大大影響污泥脫水設(shè)備的運(yùn)行。2.沉砂池的設(shè)計(jì)原則沉砂池設(shè)計(jì)中，必需按照下列原則：

（1）城市污水廠一般均應(yīng)設(shè)置沉砂池，座數(shù)或分格數(shù)應(yīng)不少于2座(格)，并按并聯(lián)運(yùn)行原則考慮。（2）設(shè)計(jì)流量應(yīng)按分期建設(shè)考慮：a)當(dāng)污水自流進(jìn)入時(shí)，應(yīng)按每期的最大設(shè)計(jì)流量計(jì)算；

b)當(dāng)污水為用提升泵送入時(shí)，則應(yīng)按每期工作水泵的最大組合流量計(jì)算；c)合流制處理系統(tǒng)中，應(yīng)按降雨時(shí)的設(shè)計(jì)流量計(jì)算。

（3）沉砂池去除的砂粒雜質(zhì)是以比重為2.65噸/立方米，粒徑為0.2mm以上的顆粒為主。

（4）城市污水的沉砂量可按每10萬(wàn)立方米污水沉砂量為30立方米計(jì)算，其含水率為60%，容量為1500kg/立方米。

（5）貯砂斗槔容積應(yīng)按2日沉砂量計(jì)算，貯砂斗池壁與水平面的傾角不應(yīng)小于55°排砂管直徑應(yīng)不小于0.3m。（6）沉砂池的超高不宜小于0.3m。

（7）除砂一般宜采用機(jī)械方法。當(dāng)采用重力排砂時(shí)，沉砂池和曬砂廠應(yīng)盡量靠近，以縮短排砂管的長(zhǎng)度。在進(jìn)行沉砂池設(shè)計(jì)時(shí)主要需考慮兩方面問(wèn)題：①如何通過(guò)合理的水力設(shè)計(jì)，使得盡可能多的砂粒得以沉降并以可靠、便捷的方式排出池外。②采用何種有效的方式，盡可能多地分離附著在砂粒上的有機(jī)物，將其送回到污水中。設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的因素1、砂粒的粒徑2、沉砂池的表面積3、流速4、油脂類的去除5、有機(jī)物的分離6、是否需要預(yù)曝氣7、集水管網(wǎng)的情況8、除砂設(shè)備的可靠性3、幾種主要的沉砂池工藝目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的沉砂池包括以下幾種：1、豎流式沉砂池2、平流式沉砂池3、曝氣沉砂池4、旋流式沉砂池(鐘氏、比氏及多爾)3.1豎流式沉砂池設(shè)計(jì)要求3.2平流式沉砂池

平流式沉砂池采用分散性顆粒的沉淀理論設(shè)計(jì)，只有當(dāng)污水在沉砂池中的運(yùn)行時(shí)間等于或大于設(shè)計(jì)的砂粒

沉降時(shí)間，才能夠?qū)崿F(xiàn)砂粒的截留。因此，沉砂池的

池長(zhǎng)按照水平流速和污水中的停留時(shí)間來(lái)確定。由于

實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)水的水量及含砂量的情況是不斷變化的，甚至變化幅度很大。因此當(dāng)進(jìn)水波動(dòng)較大時(shí)，平流式

沉砂池的去除效果很難保證。平流式沉砂池本身不具備分離砂粒上有機(jī)物的能力，對(duì)于排出的砂粒必須進(jìn)行專門的砂洗。根據(jù)國(guó)外所做的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，平流式沉砂池所沉砂粒的粒徑沿沉砂池長(zhǎng)度方向變化，且當(dāng)d＜0.6mm時(shí)，砂粒很容易被水流帶走。3.2

平流式沉砂池■■曝氣沉砂池的設(shè)計(jì)參數(shù)(1)水平流速一般取0.08～0.12m/s；

(2)污水在池內(nèi)的停留時(shí)間為4—6min；當(dāng)雨天最大流量時(shí)為1～3min。如作為預(yù)曝氣，停留時(shí)間為10～30min。池的有效水深為2—3m，池寬與池深比為1～1.5，池的長(zhǎng)寬比可達(dá)5，當(dāng)池長(zhǎng)寬比大于5時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置橫向擋板；曝氣沉砂池多采用穿孔管曝氣，孔徑為2.5～6.Omm，距池底約0.6～

0.9m，并應(yīng)有調(diào)節(jié)閥門；供氣量可參照(表2-3)。■■3.3

曝氣沉砂池曝氣沉砂池典型案例照片3.4

旋流沉砂池■近年來(lái)新建的污水廠中，旋流式沉砂池得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。從運(yùn)行情況看，用戶反映普遍良好，認(rèn)為這類沉砂池具有占地省、除砂效率高、操作環(huán)境好、設(shè)備運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)際上廣泛應(yīng)用的旋流沉砂池主要為鐘氏(Jones-AttwoodJeta)和比氏(Pista)兩大類。從國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況看，源自歐洲的鐘氏池及其各變型占絕大多數(shù)，估計(jì)這種現(xiàn)象跟國(guó)內(nèi)污水廠外資部分多來(lái)自歐洲的政府貸款有關(guān)，此類政府貸款通常會(huì)對(duì)設(shè)備的采購(gòu)國(guó)別提出限制，而產(chǎn)自美國(guó)的比氏沉砂池在國(guó)內(nèi)也有一些用戶。這兩種沉砂池在池型、除砂機(jī)理以及提砂方式上均有著很大的區(qū)別，實(shí)際情況究竟孰優(yōu)孰劣，目前國(guó)內(nèi)仍無(wú)第一手的對(duì)比測(cè)試資料。旋流沉砂池的優(yōu)缺點(diǎn)■■旋流沉砂池是利用機(jī)械力控制水流流態(tài)與流速、加速沙粒的沉淀并使有機(jī)物隨水流帶走的沉砂裝置。旋流沉砂池有多種類型，某些形式還屬于專利產(chǎn)品。沉砂池由流入口，流出口，沉砂區(qū)，砂斗、渦輪驅(qū)動(dòng)裝置以及排沙系統(tǒng)等組成。污水由流入口切線方向流入沉砂區(qū)，進(jìn)水渠道設(shè)一跌水堰，使可能沉積在渠道底部的沙子向下滑入沉砂池；還設(shè)有一擋板，使水流及砂子進(jìn)入沉砂池時(shí)向池底流行，并加強(qiáng)附壁效應(yīng)。在沉砂池中間設(shè)有可調(diào)速的槳板，使池內(nèi)的水流保持環(huán)流。槳板、擋板和進(jìn)水水流組合在一起，旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片使砂粒呈螺旋形流動(dòng)，促進(jìn)有機(jī)物和砂粒的分離，由于所受離心力不同，相對(duì)密度較大的砂粒被甩向池壁，在重力作用下沉入砂斗；而較輕的有機(jī)物，則在沉砂池中間部分與砂子分離，有機(jī)物隨出水旋流帶出池外。通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)速，可以達(dá)到最佳的沉砂效果。砂斗內(nèi)沉砂可以采用空氣提升、排沙泵排沙等方式排除，再經(jīng)過(guò)砂水分離達(dá)到清潔排沙的標(biāo)準(zhǔn)。

旋流式沉砂池(鐘氏及比氏)具有占地省、除砂效率高、操作環(huán)境好、設(shè)備運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，但對(duì)水量的變化有較嚴(yán)格的適用范圍，對(duì)細(xì)格柵的運(yùn)行效果要求較高。其關(guān)鍵設(shè)備為國(guó)外產(chǎn)品，價(jià)格很高，故該池型在國(guó)內(nèi)普及為時(shí)尚早。其優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：1、適應(yīng)流量變化能力強(qiáng)；2、水頭損失小，典型的損失值僅6mm；3、細(xì)砂粒去除率高，140（0.104mm）目的細(xì)砂也可達(dá)73%；4、動(dòng)能效率高。缺點(diǎn)：1、國(guó)外公司的專有產(chǎn)品和設(shè)計(jì)技術(shù)；2、攪拌槳上會(huì)纏繞纖維狀物體；

3、砂斗內(nèi)砂子因被壓實(shí)而抽排困難，往往需高壓水泵或空氣去攪動(dòng)，空氣提升泵往往不能有效抽排砂粒；

4、池子本身雖占地小，但由于要求切線方向進(jìn)水和進(jìn)水渠直線較長(zhǎng)，在池子數(shù)多于兩個(gè)時(shí)，配水困難，占地也大。3.4.1鐘氏沉砂池■■■

采用270°的進(jìn)出水方式，池體主要由分選區(qū)和集砂區(qū)兩部分構(gòu)成，其構(gòu)造特點(diǎn)是在兩個(gè)分區(qū)之間采用斜坡連接。雖然不同的國(guó)外公司在此典型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了多種多樣的變型，但其變化主要集中在斜坡的傾斜度及攪拌槳的型式上，就砂粒的沉降機(jī)理來(lái)說(shuō)應(yīng)當(dāng)并無(wú)多大差別。由于鐘氏池的斜坡式設(shè)計(jì)，使得砂粒的沉降主要依靠重力，砂粒通過(guò)斜坡自然滑入集砂坑。在滑入集砂坑之前，在旋轉(zhuǎn)槳片產(chǎn)生的斜向水流作用下將附在砂粒上的有機(jī)物分離開(kāi)。根據(jù)有關(guān)制造商提供的曲線，其驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速和有機(jī)物的分離效率之間存在如下關(guān)系：但如果看一下驅(qū)動(dòng)裝置通常的運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這一曲線并無(wú)

多大實(shí)用價(jià)值。小型鐘氏池的轉(zhuǎn)速范圍為10-15

r/min，而中型以上則只有

10-12

r/min。對(duì)于砂粒的去除效率，在最初的介紹中提到的是“50目(0.297

mm)以上的去除率＞95%”，但近年來(lái)越來(lái)越多的此類沉砂池供貨商在介紹資料或報(bào)價(jià)中往往會(huì)提到“對(duì)d＞0.2

mm砂粒的去除率為95%”。這一變化很有

可能是針對(duì)我國(guó)市場(chǎng)的要求，但往往并未提出有說(shuō)服力的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試報(bào)告。

鐘式沉砂池：優(yōu)點(diǎn)：占地面積小，沉砂效果受水量變化影響很小，砂水分離效果好，分離出的砂子含水率低率，有機(jī)物含量少，便于運(yùn)輸。鐘氏沉砂池泵吸式旋流沉砂池氣提式旋流沉砂池齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（下部向上看）吸砂口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)循環(huán)工作周期/流程3.4.2比氏沉砂池■■典型的比氏沉砂池也是由分選區(qū)和集砂區(qū)兩部分構(gòu)成，其特點(diǎn)是分區(qū)之間沒(méi)有斜坡過(guò)度。傳統(tǒng)的比氏池也采用與鐘氏池類似的270°進(jìn)出水方式，新一代的比氏池則采用

360°直進(jìn)直出的方式，其水力條件更為改善。從水力條件看，水流在比氏池中呈渦流狀態(tài)，這一流態(tài)大大強(qiáng)化了有機(jī)物分離效果。由于沒(méi)有斜坡，砂粒要落入

集砂區(qū)必須依靠攪拌槳的作用，在帶向池心的過(guò)程中顆粒

的速度逐漸變大，水流形成螺旋流態(tài)，在上升力的作用下

密度較小的有機(jī)物被剝離并帶入水流中，砂粒則由環(huán)形槽落入集砂區(qū)。整個(gè)過(guò)程中，砂粒在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于槳片的

作用下，對(duì)有機(jī)物分離更為有利。可以看出，與鐘氏池相

比，比氏池的水力條件更好，而從比氏提供的眾多現(xiàn)場(chǎng)測(cè)

試數(shù)據(jù)看，50目(0.297mm)以上砂粒的去除率均＞95%，其中絕大多數(shù)＞97%，140目(0.105

mm)以上的去除率甚至都能達(dá)到70%。比氏池特別強(qiáng)調(diào)的一個(gè)特點(diǎn)是當(dāng)水量處于小于最大設(shè)計(jì)水量的任何狀態(tài)下，其除砂效率都不會(huì)降低。■3.4.3

多爾沉砂池

多爾沉砂池上部為方形，底部為圓形，

其沉砂機(jī)理與平流式沉砂池類似。通常

以表面水力負(fù)荷為設(shè)計(jì)參數(shù)，采用的池

深很淺，通常池深＜0.9

m。進(jìn)水經(jīng)過(guò)整流器均勻分配進(jìn)入沉砂池，然后通過(guò)溢流

堰出水。砂粒在中心驅(qū)動(dòng)的刮砂機(jī)作用

下刮入集砂坑，由螺旋洗砂機(jī)排出同時(shí)

被分離的有機(jī)物。多爾沉砂池在國(guó)內(nèi)尚未了解到有用戶，有關(guān)的資料介紹也并不多。幾種沉砂池的比較方案項(xiàng)目平流式沉淀池曝氣沉淀池旋流沉砂池沉砂質(zhì)量清潔清潔清潔沉砂效果一般較好較好浮渣去除不能去除浮渣可去除浮渣及油脂等不能去除浮渣對(duì)后續(xù)處理工藝氧的貢獻(xiàn)無(wú)氧氣進(jìn)入后續(xù)處理有少量氧氣進(jìn)入后續(xù)出理無(wú)氧氣進(jìn)入后續(xù)處理國(guó)內(nèi)應(yīng)用實(shí)例較多很多很多構(gòu)筑物占地大大小綜合評(píng)價(jià)一般一般好

平流式沉砂池優(yōu)點(diǎn)：截留無(wú)機(jī)顆粒較好，工作穩(wěn)定，構(gòu)造簡(jiǎn)單排砂方便。缺點(diǎn)：表面附著

15%有機(jī)物的沉砂容易發(fā)生腐敗，增加后續(xù)處理難度還需進(jìn)行洗砂處理。曝氣沉砂池優(yōu)點(diǎn)就是克服了平流式沉砂池的缺點(diǎn)可以把沉砂有機(jī)物含量降到10%，缺點(diǎn)：出水的溶解氧含量較高對(duì)生物處理的厭氧及缺氧生物處理產(chǎn)生影響旋流沉砂池（豎流式沉砂池）優(yōu)點(diǎn)：沉砂效率高占地小耗能低運(yùn)行穩(wěn)定維護(hù)管理方便正逐漸取代前兩種4

建議意見(jiàn)■由于沉砂池處理效果好壞帶來(lái)的影響通常是較為隱性和需要長(zhǎng)期積累才會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)的，所以人們?cè)诔辽俺氐脑O(shè)計(jì)上往往缺乏足夠的重視。有時(shí)為了省事，往往做簡(jiǎn)單的套用。考慮到我國(guó)各地區(qū)的差異很大，這種簡(jiǎn)單的做法顯然存在問(wèn)題，特提出如下建議：①在進(jìn)行沉砂池池型及工藝參數(shù)的選擇時(shí)，應(yīng)結(jié)合管網(wǎng)及生化系統(tǒng)的情況進(jìn)行綜合考慮。②曝氣沉砂池雖然存在一定問(wèn)題，但其對(duì)水量波動(dòng)的適應(yīng)性最好，仍然有廣泛的應(yīng)用空間，且工藝上有去除油類、油脂的要求時(shí)，該池型是僅有的選擇之一。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別

注意曝氣強(qiáng)度的控制。③考慮到流量波動(dòng)對(duì)平流式沉砂池除砂效果的影響很大，建議盡量少采用。④旋流式沉砂池具有較多的優(yōu)點(diǎn)，但采用時(shí)應(yīng)注意：細(xì)格柵的柵條間距應(yīng)盡可能的小，以防止布條等物體的帶入對(duì)葉輪及提砂裝置造成影響。由于水力停留時(shí)間短，對(duì)流速又有較嚴(yán)格的要求，對(duì)于后續(xù)無(wú)初沉池的處理工藝及■■

水量波動(dòng)大的場(chǎng)合需慎重應(yīng)用；設(shè)計(jì)時(shí)水力布置尤為重要，并應(yīng)注意流速的控制。⑤從池型來(lái)看，比氏沉砂池的處理效果優(yōu)于鐘氏池，且造價(jià)上兩者差別不大，而對(duì)于小型的旋流式沉砂池建議采用鋼制池體，可以節(jié)省造價(jià)。從目前國(guó)內(nèi)已投運(yùn)的旋流式沉砂池來(lái)看，引進(jìn)設(shè)備占大多數(shù)，這導(dǎo)致了造價(jià)的偏高。近年來(lái)已有一些國(guó)內(nèi)廠家仿造出了鐘氏池，雖然其造價(jià)大幅降低，但由于通常僅為簡(jiǎn)單仿造，并未開(kāi)發(fā)自己的水力模型，實(shí)際效果如何還不確定。建議國(guó)內(nèi)有實(shí)力的生產(chǎn)廠家對(duì)此類沉砂池作系統(tǒng)的研究和系列化的開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品應(yīng)該會(huì)有廣泛的應(yīng)用前景。⑥建議運(yùn)行中的污水處理廠能夠?qū)Τ辽俺氐挠嘘P(guān)運(yùn)行參