旋流沉砂池的排砂系统设计

徐文刚， 胡春萍
(中国市政工程华北设计研究院，天津300074)

　　摘 要： 结合合肥市王小郢污水处理厂旋流沉砂池的排砂系统设计，介绍了其工作原理、运行控制及维护等方面的经验。
　　关键词： 旋流沉砂池； 设计； 维护
　　中图分类号：TU992.02
　　文献标识码：C
　　文章编号 ：1000-4602(2002)01-0074-02

　　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15×10 ⁴m³/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。

表1 沉砂池的提升参数 深度比：H/T 0.2～1.2 0.2～1.2 0.2～1.2 0.2～1.2 空气量(m³/h) 15～150 20～250 30～280 50～440 提砂量(L/s) 6～14 10～24 15～35 23～58 冲洗水量(m³/h) 18 18 22 30 冲洗水压(kPa) 200 200 200 200

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。

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　　电　　话：(022)23342168×2115
　　收稿日期：2001-07-04