旋流沉砂池的排砂系统设计

旋流沉砂池的排砂系统设计

目前，城市污水处理厂的沉砂池基本上采用两种类型：一种是应用比较广泛的曝气沉砂池，通过池中一侧的空气管控制曝气，使污水形成具有一定速度的前进旋流(垂直于水流方向)，这种池型具有稳定的除砂效果；另一种是利用水力涡流除砂的旋流沉砂池(其旋流与水流方向基本一致)，具有池型简单、占地省、运行费用低、除砂效果好等优点，已越来越受到人们的重视。旋流沉砂池的排砂目前采用两种形式，一种是靠砂泵排砂，其优势在于设备少、操作简便，但砂泵的磨损问题也越来越受到用户的关注；另一种是气提排砂，其优势在于系统可靠、耐用，但设备相对较多。

合肥市王小郢污水处理厂是安徽省第一座大型城市污水处理厂，一期工程规模为15×104m3/d，已于1998年投产运行，运行效果良好；二期工程又增加15×104m3/d，已在2001年的下半年投入使用，一、二期工程均采用气提排砂的旋流沉砂池。

1 概况

该工程设旋流沉砂池2座、砂水分离器2台，由奥地利NEVHOLD 提供成套设备，其中空压机(2台)采用德国Aerzen的产品。

具体设备参数如下：

①旋流沉砂池直径为5480 mm，池深为4 750 mm，单池处理量为4100m3/h，桨叶直径(可调试)为(1500±150) mm，转速为n=12

r/min。

②空压机型号为GM3S，Q=109m3/h，H=8 m。

③砂水分离器型号为SAK—250，Q=30m3/h，安装闭度为30°，固体负荷为1m3/h。

④空气提升泵(Q=50m3/h)2台。

其工艺布置见图1。

2 工作原理

通过细格栅的进水以切线方向流入沉砂池，出水则沿径向流出，桨叶以12 r/min的速度均匀转动以保持池体内水流具有0.3～0.4 m/s的平均流速。由于水力原因将使砂粒沉入沉砂池的料斗底部，经气提排出并进入砂水分离器，进一步固液分离后的污水将进入厂区污水管道。

3 运行控制

沉砂池的系统控制可以分成手动和自动，自动控制由现场的控制箱和PLC进行。沉砂池搅拌系统基本上为24h连续自动操作，若需要保养或手动操作时，系统可以切换。

沉砂池的空气提升泵、空气冲洗装置及砂水分离器的操作由电控柜自动执行，必要时自动控制可以由操作人员解除而完全以人工控制方式运作。空气提升泵操作前必须确认鼓风机操作正常、气压达到预设值。

气洗过程：空气管上的电磁阀开启，排砂管上的电动刀阀处于关闭状态，压缩空气自空气喷头喷出打松沉于池底的沉砂以利于下一步提升泵将沉砂抽出，并使上清液返回水处理流程作下一步处理。电磁阀的开启时间可以调节。

一期工程采用的是水洗，该过程与气洗过程类似，但要增设相应的电磁阀和采用具有一定压力的自来水冲洗沉砂池池底。可以看出气洗比水洗更方便、简单，同时也可节约一定量的自来水。

排砂过程：启动砂水分离器，开启排砂管上电动刀阀，空气提升泵把沉砂抽送至砂水分离器，经过一预设时间后系统自动关闭。预设时间可以根据系统运行后的经验而设定，也可随着污水中的含砂量的变化作适当调节。

经过以上两个过程后，电动刀阀、电磁阀、空压机自行关闭，即完成一个工作周期。

4 气提排砂的计算

气提排砂系统主要包括空气提升泵和空压机及其配套设备，由空压机提供气源，空气提升泵将砂水混合液由低处提升到高处，其工作原理是通过自下而上吹入空气，使污水、砂、空气形成气液混合体且降低了密度，从而实现砂水混合液的提升。

①空气量计算

QL=QS·6·H/T (1)

式中QL——所需空气量，m3/h

QS——砂水混合液量，m3/h

H——水面以上提升高度，m

T——水面以下空气注入深度，m

②风压计算

P≥T+2 (2)

举例：

已知H=2 m、T=4.2 m(则P=62 kPa)、砂量=1.8m3/d，按含水率3%计，则QS=60m3/d(若空气提升泵按工作48次/d、3 min/次计，则QS=25 m3/h)， QL=71.4m3/h(取安全系数为1.2～1.3，则该值为92.9m3/h)。

空气量也可参考德国PASSVANT公司沉砂池的提升参数，见表1。

5 排砂系统的维护

该系统中存在的主要问题是排砂管道易堵塞，可通过在设计中预留冲洗水孔及清通孔加以解决。对电动刀阀之前的输砂管道堵塞可用空气进行冲洗，也可用压力为200kPa的自来水冲洗，如仍不能解决问题，可以用细直硬杆从预留清通孔清通。对电动刀阀之后的输砂管道堵塞，可采用自来水冲洗。

2台鼓风机及2台砂水分离器都可互为备用，检修检验时可通过手动阀门调节。

循环冷却水处理设计应重视节水环保水处理技术

1、节水环保水处理是可持续发展的需要

为了控制工业循环冷却水系统结垢和腐蚀，保证设备的换热效率和使用年限。目前已有多种类型水处理技术。其中环保节水型水处理

技术，更适应可持续发展的需要，也更受企业的欢迎。为使工业循环冷却水处理达到技术先进，节约用水，符合环保需要，根据多年积累的成熟实践经验，提出在工业循环水冷却水处理设计规范中，应增设环保节水型水处理设计条款，以适用新建、扩建、改建工程和间接换热的工业循环冷却水处理的需要，适应节水环保对给水排水的更高需求。

循环冷却水处理，最重要的是解决换热设备的结垢和腐蚀问题。结垢要影响换热效率，多耗能源，影响工艺操作。腐蚀会减少设备使用寿命，并存在安全隐患。为了防止结垢和腐蚀，近年来大力推广了磷系配方水处理技术，有效控制了水垢和腐蚀。但是，磷系药剂存在不容忽视的问题：一、磷是营养物质，促进了水系统中菌藻微生物的繁殖加剧，不仅加氯和投加各类杀菌灭藻剂成为必须手段，而且有大量含磷和含杀菌灭藻剂废水排放，加重了环境水域污染和富营养化程度，成了公害性问题。二、磷系配方药剂在系统内停留时间有限制，水解成磷酸钙垢，循环水浓缩倍数低，不利于节约用水。

环保节水型水处理技术，经多年来的实践应用，具有良好的节约用水、保护环境的功效。例如LHE聚合物，对高碱度、高硬度、含氨含碱或水质相对较差的水适用性强，浓缩倍率高，抑制菌藻效果好，不需使用杀菌剂。因而在新规范中特别增加了节水环保水处理设计所要求的相关技术条件。