水處理用沉砂池的應用

沉砂池是城市污水處理廠必不可少的預處理設施，通常設置在格柵后，以去除進水中的砂粒和大塊顆粒物(其密度約為2.65g/cm3，粒徑大于0.2mm)，從而避免對后續機械設備的磨損，并減少砂粒等在管渠和處理構筑物內的沉積，避免排泥困難，防止對生物處理系統和污泥處理系統運行的干擾，保證后續處理構筑物及設備的正常運行。

一、沉砂池的作用

沉砂池在污水處理廠的投資、占地等方面所占的比例很小，但其作用卻不可忽視。若取消沉砂池，大量砂粒將進入后續各處理單元，給污水廠的正常運行帶來諸多隱患，而實際的運行工程已經出現了以下現象：
(1)砂粒進入初沉池會加速污泥刮板的磨損，縮短使用壽命。
(2)排泥管道中砂粒的沉積易導致管道的堵塞，進入污泥泵后會加劇葉輪磨損。
(3)對于不設初沉池的處理工藝(如氧化溝、CASS等)或實際運行中由于進水負荷過低而越過初沉池運行，由此大量砂粒直接進入生化池沉積，導致生化池有效容積的減少，同時還會對曝氣器產生不利影響。
(4)砂粒進入污泥消化池中，將減少有效容積，縮短清理周期。
(5)污泥中含砂量的增加會影響污泥脫水設備的運行。砂粒進入帶式脫水機會加劇濾布的磨損，縮短更換周期，同時會影響絮凝效果，降低污泥成餅率。近年來臥螺式離心機在城市污水處理廠中的應用日益廣泛，由于該設備采用高速離心分離的方式，砂粒會加劇轉筒、螺旋等處的磨損。

二、沉砂池的類型

目前國內外普遍采用的沉砂池包括平流式沉砂池、曝氣沉砂池、旋流沉砂池(鐘式和比式)、多爾沉砂池等，豎流式沉砂池則很少在城市污水處理廠中使用。
(1)平流式沉砂池
平流式沉砂池具有截留無機顆粒效果較好、工作穩定、構造簡單、排砂方便等優點，在國內應用較多，但最大缺點是在截留的沉砂中夾雜有約15%的有機物，使沉砂的后續處理難度增加，同時對被少量有機物包覆的砂粒截留效果不好。
(2)曝氣沉砂池
曝氣沉砂池通過曝氣產生的上升流速作用，水流以螺旋狀的流態行進，起到洗砂作用，提高了除砂效率和有機物分離效率，一般經過曝氣沉砂池沉淀后的沉砂中有機物的質量分數低于10%，稱為清潔沉砂。由于水量不斷變化，實際運行中曝氣量不可能隨時調節，存在過量曝氣問題。另外，運行時泡沫較多，夏季時對空氣污染較大。
(3)旋流沉砂池
旋流沉砂池分鐘式沉砂池和比式沉砂池兩種。鐘式沉砂池利用機械力控制水流流態和流速，加速砂粒沉淀并使有機物被水流帶走：比式沉砂池采用渦流原理，利用水力渦流使砂粒和有機物分開，達到除砂目的。排砂可通過壓縮空氣氣提或用砂泵從砂斗抽出兩種方式。

三、集砂與排砂

排砂設備用于沉砂池，以去除池底截留下來的密度大于水的砂石等無機顆粒。隨著處理工藝的發展，除砂設備的型式構造多種多樣。
(1)集砂方式
集砂方式有兩種：即刮砂型和吸砂型。刮砂型是將沉積在池底的砂粒刮集至池心(邊)坑(溝)內，再清洗提升，砂水分離后輸送至池外盛砂容器內，待外運處置；吸砂型則用砂泵將池底層的砂水混合液抽至池外，經砂水分離后的砂粒輸送至盛砂容器內待外運處置。為了進一步提高除砂效果，有的沉砂池還增設了一些如旋流器、旋流葉輪等專用裝置。
(2)排砂方式
排砂設備按排砂方式分為重力排砂和機械排砂兩類。
(1)重力排砂
重力排砂方式一般見于平流式沉砂池，通過在砂斗上加排砂管和閥門進行排砂，配套使用貯砂池進行砂水分離。
(2)機械排砂方式
機械排砂方式有泵吸式排砂機、鏈板除砂機、抓斗除砂機、多爾沉砂池除砂機和螺旋砂水分離器等。泵吸式排砂機、鏈板除砂機一般用于平流式沉砂池和曝氣沉砂池，多爾沉砂池除砂機用于多爾沉砂池，螺旋砂水分離器可以與多種沉砂池配合使用。大、中型污水處理廠多采用機械排砂方式。

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