污水處理廠(chǎng)平流式沉砂池除砂改造

摘要：為了解決天津某城區污水處理廠(chǎng)除砂系統存在的問(wèn)題，對現有除砂及清砂系統提出可行性改造方案，通過(guò)改變沉沙池工藝流程，除砂系統效果得到很大改善，同時(shí)解決了人工清砂環(huán)境惡劣，勞動(dòng)強度大的困境問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：平流式沉砂池； 除砂改造； 砂水分離器

沉砂池是是采用物理法將砂粒從污水中分離出來(lái)的一個(gè)預處理單元，是在水處理廠(chǎng)常見(jiàn)的預處理構筑物，其作用主要是用于從污水中分流出相對密度大于1.5且粒徑在0.2mm以上的顆粒物質(zhì)，主要包括無(wú)機性的砂粒、礫石和少量密度較大的有機性顆粒等，以防止后續水處理構筑物堵塞和使處理構筑物容積減小。按污水在沉砂池中的流態(tài)，沉砂池分為四種：豎流式沉砂池、旋流沉砂池、平流式沉砂池和曝氣沉砂池。

豎流式沉砂池除砂效率差，運行管理不便，因而豎流式沉砂池在工程中很少應用。以前所建水處理廠(chǎng)應用較多的是平流沉砂池，而新建水處理廠(chǎng)中旋流和曝氣沉砂池應用越來(lái)越廣泛。平流式沉砂池具有構造簡(jiǎn)單，除砂效率好，不需要特殊設備，投資費用低的特點(diǎn)，因而在水處理廠(chǎng)具有較為廣泛的應用，但其也有機械化程度低、清砂困難而人工勞動(dòng)強度大、勞動(dòng)條件差的缺點(diǎn)，因而其正被機械化程度高、運營(yíng)管理方便和占地面積小的旋流沉砂池和功能更具優(yōu)勢的曝氣沉砂池所取代。但是很多已建水處理廠(chǎng)特別是污水處理廠(chǎng)采用平流沉砂池排砂、貯砂池分離，該種方式除砂勞動(dòng)環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強度大，為此，很多水處理廠(chǎng)在積極探詢(xún)如何解決改善勞動(dòng)條件和降低勞動(dòng)強度的改造方法。

天津某區一污水處理廠(chǎng)，原始設計采用平流沉砂池、貯砂池、人工清砂的除砂工藝，實(shí)際運營(yíng)時(shí)，由于該廠(chǎng)污水水質(zhì)較差，致使人工清砂強度很大，同時(shí)環(huán)境惡劣，給工人的身心健康造成很大影響，同時(shí)也不利于企業(yè)貫徹ISO14000標準。為此，本文介紹通過(guò)改變污水處理廠(chǎng)平流沉砂池的工藝過(guò)程，解決了上述問(wèn)題，基本過(guò)程如下。

1  原有除砂系統

1.1  系統組成

該污水處理廠(chǎng)設計采用傳統的平流沉砂池、貯砂池、人工清砂的除砂預處理工藝，原有平流沉砂池一體建設，分兩個(gè)系列，每系列設有兩個(gè)儲砂斗，每個(gè)斗底部有一根DN150排砂管通往貯砂池,貯砂池一座。

從沉砂池沉砂效果來(lái)看，運轉良好，能有效的使大的砂粒沉積下來(lái)，通過(guò)排砂管排入貯砂池，經(jīng)由貯砂池砂水分離后再定期經(jīng)人工清砂，可很好達到除砂目的。

1.2  存在問(wèn)題

（1）水廠(chǎng)是以BOT模式建立的，水廠(chǎng)人員編制較少，每班組生產(chǎn)人員4人，人工清砂相對勞動(dòng)強度較大。

（2）水廠(chǎng)處理對象為城市生活污水和部分工業(yè)污水，設計進(jìn)水水質(zhì)為COD＝450mg/l，BOD5＝200mg/l，SS＝200mg/l，但實(shí)際運營(yíng)過(guò)程中，由于來(lái)水中工業(yè)污水所占比例較高，而且大部分為未達標處理或未經(jīng)處理的工業(yè)廢水，致使來(lái)水中SS和COD的濃度遠超過(guò)設計值，從而造成在排砂時(shí)，大量的沉積有機污染物隨砂粒一起排入貯砂池，增加了排放量。

（3）定期進(jìn)行人工清砂，貯砂池中有機物極易腐化，造成該處環(huán)境較為惡劣，特別是在炎熱的夏季，該處氣味更甚，人工清砂需要佩戴防護工具；冬季氣溫低，排出的泥水混合物容易結冰，清除起來(lái)也極為不便。

綜合以上問(wèn)題，人工清砂勞動(dòng)強度大，工作環(huán)境惡劣，從長(cháng)遠運營(yíng)和改善水廠(chǎng)工人工作環(huán)境的角度出發(fā)，決定對該除砂系統進(jìn)行技術(shù)改造，擬改造成機械除砂為主、人工除砂為輔的方式。

2  改造過(guò)程

改造過(guò)程中所遵循的基本原則為：經(jīng)濟上節省、技術(shù)上可行并能有效解決實(shí)際問(wèn)題。

2.1  改造方案比較

機械除砂的方式有砂泵提砂和氣提排砂方式兩種，洗砂采用砂水分離器�？紤]改造技術(shù)方案時(shí)也是基于這兩種方式，并結合經(jīng)濟和方便使用、管理的要求。

原有平流沉砂池分兩個(gè)系列，每系列設有兩個(gè)砂斗，每斗有一個(gè)排砂管通往貯砂池。

基于以上原則并結合該處構筑物特點(diǎn)，最初改造方案有如下幾種：

（1）氣提提砂方案

在每個(gè)砂斗內布置一根DN100提砂管，再接入DN50空氣管，氣提提砂后經(jīng)砂水分離器洗砂，砂渣外運，洗砂水回流至格柵間，保留原有貯砂池在砂水分離器及氣提系統出現故障時(shí)備用。該方案中所需要的設備為鼓風(fēng)機、砂水分離器各一臺，另還需有空氣管路和提砂管路及相關(guān)附件。

（2）砂泵提砂方案1

利用砂泵提砂，兩個(gè)系列共有四個(gè)儲砂斗，沒(méi)有預留洞口，把砂泵在沉砂池頂走道板上對應安裝，該方案中需要至少2臺砂泵和相應提砂管路及砂水分離器兩臺。沉砂池上面地方狹小，安裝和固定困難，并影響外觀(guān)和過(guò)人，且排砂管只能分向兩邊，洗砂分開(kāi)進(jìn)行。

（3）砂泵提砂方案2

把進(jìn)貯砂池的排砂管在出口處連接，并同砂泵相連，通過(guò)砂泵提升后進(jìn)入砂水分離器洗砂。該方案中需要將貯砂池廢除，配置設備兩臺砂泵和兩臺砂水分離器。

分析以上幾種方案，方案1中鼓風(fēng)機、砂水分離器都有冬季防凍的要求，并且鼓風(fēng)機需要做防風(fēng)雨處理，而該處距離其它建筑物均較遠，實(shí)施較為復雜且費用較高；方案2中砂泵放在沉砂池頂，需要泵有一定吸程，另由于砂礫較重，用泵提升需有較大流速，否則可能達不到除砂效果，系統需要至少2臺砂泵和2臺砂水分離器，而且冬季還需要有防凍措施；方案3中需要兩臺砂水分離器（一臺做備用），且廢掉貯砂池，不太經(jīng)濟。

綜合分析以上方案，無(wú)論從經(jīng)濟還是從使用角度都不是太理想。

后來(lái)經(jīng)在現場(chǎng)查看和對照施工圖比較時(shí)注意到排砂管從砂斗底部出來(lái)尚有約400mm排砂鋼管處于地面以上，考慮用比氏旋流沉砂池除砂方式除砂，從其出地面的立管上接出排砂管，為了保證砂粒能夠從沉砂池砂斗中提升到砂水分離器，在管道上設兩臺砂泵，砂水分離器出水流回格柵間，砂粒同脫水污泥一起外運，貯砂池備用，便產(chǎn)生了下面的最終方案。

2.2  最終方案

在原排砂管（DN150鋼管）的豎向上開(kāi)口，焊接(DN80)的鋼管，每根管上加裝控制閥門(mén)，再經(jīng)由砂泵（設兩臺泵，一用一備）提升至砂水分離器（一臺），洗砂出水回流至提升泵站，砂渣外運，并保留原有貯砂池做應急用，鋼管作保溫（管線(xiàn)較長(cháng)），由于砂水分離器中液位低于沉砂池中的正常液位，因而在寒冷季節時(shí)，可以稍開(kāi)閥門(mén)使水自流防凍，而砂泵和砂水分離器都不需要再做特殊保溫處理。

具體實(shí)施方案如下：

從技術(shù)理論上論證，該方案中的排砂及洗砂方式同比氏沉砂池的除砂方式相同，可以達到機械除砂為主、人工除砂為輔的目的；從結構上來(lái)講，該方案中布局緊湊，可有效利用周?chē)�有限空地，對原構筑物基本沒(méi)有損壞；從經(jīng)濟上分析，該方案同以上幾種方案比較是最節省的；從實(shí)施的角度出發(fā)，該方案實(shí)施最為簡(jiǎn)潔；從使用的角度來(lái)看，該方案具有管理方便，運行靈活的優(yōu)勢，因而經(jīng)綜合比較分析，該方案是要優(yōu)于前幾種方案的。

工藝改造方案示意圖如圖1和圖2，圖中虛線(xiàn)部分為原有管線(xiàn)和構筑物，實(shí)線(xiàn)部分為改造部分。

該方案中主要設備及管材：一臺SF320型砂水分離器（處理量12～20L/s），兩臺XL40砂泵（流量：11L/s；揚程5m），DN80刀閘閥9個(gè)，DN80鋼管39.5米，DN150鋼管4.5米，管道做防腐與保溫。

2.3  方案實(shí)施

方案比選與技術(shù)分析用時(shí)3天，經(jīng)濟比較、設備訂貨至設備和附件全部到位用時(shí)一個(gè)月，現場(chǎng)布置與改造完成用時(shí)3天，整個(gè)改造從方案比選至改造完成用時(shí)36天。

3  系統運營(yíng)

改造完成后，即啟動(dòng)系統，沉砂池每個(gè)系列每周排砂一次，運轉已近一年時(shí)間。從整體運轉情況來(lái)看，改造后系統運行效果比較理想。在設備運轉期間沒(méi)有大的機械和設備故障，冬季砂泵和砂水分離器也沒(méi)有凍過(guò)，而且采用機械除砂取代人工除砂，工人的勞動(dòng)強度有了很大程度的減輕，工作環(huán)境也有了很大改善，再者不用在每次清除貯砂池后還要往池內充填過(guò)濾石料，從而減少了直接運營(yíng)成本。

4  結論

目前，很多水處理廠(chǎng)的沉砂池是平流沉砂池，特別是以前建成的水廠(chǎng)，其在運行過(guò)程中都可能存在以上的問(wèn)題。對于傳統的平流沉砂池除砂系統，如果勞動(dòng)強度大或除砂困難、除砂環(huán)境惡劣，有必要對其進(jìn)行適當改造，對于改善工人工作環(huán)境和降低勞動(dòng)強度、提高水廠(chǎng)的效率都是有益的。

參考文獻

[1]  邵林廣, 劉夙.平流式沉砂池的設計計算[J]. 武漢科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 第23卷第1期, 2000年3月: 54-56.

[2]  邵林廣，王華.平流式沉砂池設計參數的研究[J]，給水排水, Vol. 25 No. 9 1999: 21-23.

[3]  胡維杰.上海市石洞口城市污水處理廠(chǎng)設計[J] 中國給水排水, 2003 Vol.19: 68-71.

[4]  邵林廣，張賜承,錢(qián)望新.城市污水廠(chǎng)一級處理技術(shù)的比較研究[J]. 環(huán)境與開(kāi)發(fā), 1998, (4): 1-3.

[5]  唐建國. 曝氣沉砂池的設計計算[J].給水排水, 1997, 23(10):15-17.

[6]  貝拉G·利普泰克主編, 《環(huán)境工程師手冊》翻譯組譯.環(huán)境工程師手冊[M ].北京:中國建筑工業(yè)出版社, 1985.

[7]  戴愛(ài)臨, 關(guān)于城市污水處理中初沉池作用的探討[J].給水排水, 1994,(4):31-33.作者: 陳凡陣,王 文,陳 璐,孫 偉,馬千里 來(lái)源：谷騰水網(wǎng)