污水处理厂排砂系统的改造设计与实现

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摘要:随着环保意识的日益加强，污水的处理就变得非常必要并特别迫切，我国的污水处理厂排砂系统已经取得了长足的进步，但是仍然存在许多问题，本文就污水处理厂排砂系统的改造设计与实现进行一番探讨。

关键词：污水、处理、排沙系统、改造

Abstract: With the increasing environmental awareness,wastewater treatment becomes necessary and is especially pressing in China's sewage treatment plant rows of sandsystem has made ​​considerable progress, but there are still many problems, this paper, sewage treatment plant rows ofsandthe transformation of system design and realization ofsome discussion.Key words: sewage treatment, sediment system, the transformation

中图分类号：U664.9+2文献标识码：A 文章编号：

一、前言

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)，其分离效率可达80%-98%，采用的无轴螺旋，过载能力强，无水下轴承，故障少，可分离出粒径0.2的颗粒等优点，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，其优势在于系统可靠、耐用，但设备相对较少。本文就污水处理厂排砂系统的改造设计与实现进行一番探讨。

二、污水厂除砂系统现状

1、某污水处理厂采用传统的平流沉砂池、贮砂池、人工清砂的预处理工艺。平流沉砂池可分两个系列,每系列设有2个储砂斗，每个砂斗底部都有1根排砂管通往贮砂池(设贮砂池1座)。从沉砂效果看,平流沉砂池运转良好,能使大砂粒沉积下来,通过排砂管排入贮砂池,经贮砂池砂水分离后再定期人工清砂,可很好地达到除砂目的。该除砂系统存在的问题:

（1）水厂人员编制较少,人工清砂劳动强度较大。

（2）在实际运行过程中,由于进水中工业废水所占比例较高,而且大部分为未达标处理或未经处理的工业废水,致使进水中SS和COD的浓度远超过设计值,从而造成大量沉积的有机污染物随砂粒一起排入贮砂池,增加了排砂量。

（3）因贮砂池中的有机物极易腐化,造成该处环境较为恶劣,特别是在炎热的夏季进行人工清砂需要佩戴防护工具;而冬季气温低排出的泥水混合物容易结冰,清除起来也极为不便。针对以上问题,从长期运行和改善水厂工作环境的角度出发,拟将该除砂系统的工作模式改造成以机械除砂为主、人工除砂为辅的方式。

三、旋流沉砂池排砂系统要求

1、工作原理

通过格栅的进水以切线方向流入沉砂池，进水渠道末端设-跌水槛，使可能沉积在渠道底部的砂子滑入沉砂池;同时设有一个挡板，使水流和砂子进入沉砂池时向池底滑行，并加强附壁效应。在沉砂池中间设有可调速的桨板，桨板、挡板和进水水流组合在一起在沉砂池内产生螺旋状环流，桨叶以600r/min的速度，均匀转动以保持池体内水流113mm/s的平均流速，由于愈靠中心水柱断面愈小，在水力原因作用下使砂粒沉入沉砂池的料斗底部，并向池中心移动。而较轻的有机物，则在沉砂池中间部分与砂子分离。池内的环流在池壁处向下，到池中间则向上，加上桨板的作用，有机物在池中心部位向上升起，并随着出水水流进入后续构筑物，经气提排出并进入砂水分离器，而固液分离后的污水则进入了厂区污水管道。

2、运行控制

沉砂池的系统控制分为手动和自动控制，自动控制由现场的控制箱和PLC控制器进行。沉砂池搅拌系统基本上为24h连续自动运行，若需要保养或手动操作时，系统可以切换。沉砂池的空气提升系统、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。空气提升系统操作前必须确认空压机操作正常，气压达到预先设定值。气洗过程:空气管上的电磁阀开启，排砂管上的阀门处于关闭状态，压缩空气的喷头打松沉砂池底的沉砂以利于下提砂管将沉砂抽出，并使上清液返回水处理流程作下一步处理。排砂过程:启动砂水分离器，开启砂管上的阀门，空气提砂把沉砂抽送至砂水分离器，经过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设定，也可随着污水中的含水量的变化作适当的调节。经过以上两个过程后，电磁阀、空压机自行关闭，即完成一个工作周期。

3、气提排砂的计算分析

气提排砂系统的工作原理是通过自下而上的吹入空气，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。

四、旋流沉砂池的改造设计及说明

1、提砂管的工况分析与改造

原有设计的提砂管从出砂管中穿过紧靠管内壁，提砂管口位于水底喇叭口以上 100mm处，其不足之处主要有：(1)是提砂管占据了出砂管的部分空间，影响了出砂效果;(2)是部分提砂气量从水底喇叭口涌出，减少了提砂气压，增加了设备负担。根据实际情况，进行了改造设计(见图1)，

将提砂管沿着池壁敷设至水底喇叭口处以上圈1旋流沉砂池改造图100mm处，同时敷设冲洗管，管口到喇叭口距离保证200mm,这样既增加了气压，又加大了出砂空间。

2、排砂系统的改造与维护

该系统中存在的主要问题是排砂管道易堵塞，通过改造设计预留了冲洗水孔及清通孔加以解决。对电磁阀之前输砂管道的堵塞，可用空气进行冲洗，也可用压力为20kPa的自来水冲洗，如仍不能解决问题，也可用细直硬杆从预留清通孔清通。对电磁阀之后输砂管道的堵塞，采用自来水冲洗。2台空压机及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。

3、砂泵的提砂方案

把进贮砂池的排砂管在出口处连接,并同砂泵相连,通过砂泵提升后进入砂水分离器洗砂。该方案中需要将贮砂池废除,配置3台砂泵和3台砂水分离器。方案中鼓风机、砂水分离器都有冬季防冻的要求,并且鼓风机需要做防风雨处理,实施起来较为复杂且费用较高;方案2中砂泵放在沉砂池顶部,需要泵有一定吸程,另由于砂砾较重,用泵提升需有较大流速,否则可能达不到除砂效果,系统需要至少2台砂泵和2台砂水分离器,而且冬季还需有防冻措施;方案3中需要2台砂水分离器(1用1备),且废掉贮砂池不太经济。后来经在现场查看和对照施工图时注意到从砂斗底部出来尚有约400 mm排砂钢管处于地面以上,故考虑用比氏旋流沉砂池除砂方式除砂,从其高出地面的立管上接出排砂管。为了保证砂粒能够从砂斗中提升到砂水分离器,在管道上设2台砂泵,砂水分离器出水流回格栅间,砂粒同脱水污泥一起外运,贮砂池备用,于是产生了下面的最终方案。

五、实际施工

在原排砂管的竖向上开口,焊接钢管,每根管上加装控制阀门,再经由砂泵(设2台, 1用1备)提升至砂水分离器(1台),洗砂出水回流至提升泵站,砂渣外运,并保留原有贮砂池做应急用,钢管作保温(管线较长),由于砂水分离器中液位低于沉砂池中的正常液位,因而在寒冷季节时可以稍开阀门使水自流防冻,而砂泵和砂水分离器都不需要再做特殊保温处理。具体实施方案如下:

从技术理论上论证,该方案中的排砂及洗砂方式同比氏沉砂池的除砂方式相同,可以达到以机械除砂为主、人工除砂为辅的目的;从结构上来讲,该方案中布局紧凑,可有效利用周围有限空地,对原构筑物基本没有损坏;从经济上分析,该方案同以上几种方案比较是最节省的;从实施的角度出发,该方案实施起来最为简单;从使用的角度来看,该方案具有管理方便、运行灵活的优势,因而经综合比较分析,该方案优于前几种方案。

六、结语

本文就污水处理厂排砂系统的改造设计与实现进行了分析，详细讲述了我国污水处理厂排砂系统的现状，并明确提出了污水处理厂排砂系统的要求，同时给出了改造方案，希望能对我国的污水处理厂排砂系统做出一点贡献

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