曝气沉砂池

目录绪论..................................................................................................................................................11沉砂池...........................................................................................................................................11.1沉砂池的基本定义...........................................................................................................11.2污水中的砂粒...................................................................................................................11.3沉砂池的作用...................................................................................................................11.4沉淀池的分类...................................................................................................................12曝气沉砂池...................................................................................................................................12.1曝气沉砂池的定义...........................................................................................................12.2曝气沉砂池的特点...........................................................................................................22.3曝气沉砂池的构造及工作原理.......................................................................................22.4曝气沉砂池中的水流及颗粒轨迹特点...........................................................................22.5曝气沉砂池的沉砂效率...................................................................................................32.6曝气沉砂池的清砂方式...................................................................................................43曝气沉砂池的设计.......................................................................................................................53.1设计参数.......................................................................................................................53.2注意事项...........................................................................................................................63.3设计计算............................................................................................................................63.4实际设计与计算................................................................................................................74结束语...........................................................................................................................................85参考文献.......................................................................................................................................9中北大学水污染控制工程及技术课程设计1绪论本文介绍了工业污水处理中常用的曝气沉砂池工艺以及与其的相关理论基础知识，旨在全面了解曝气沉砂池的构造，工作流程，及其优点与不足。通过学习并根据已知条件，初步设计简单的曝气沉砂池构型，通过数据采集计算，确定其具体参数，完成设计。从而全面、准确、深刻的了解曝气沉砂池。1沉砂池1.1沉砂池的基本定义城市污水或综合污水的处理一般在预处理段设置沉砂池。沉砂池的作用是去除水中密度比较大的无机颗粒，如泥沙、煤渣等，一般设在泵站、倒虹管、沉淀池前，来减轻水泵和管道的摩擦，防止后续处理构筑物管道的堵塞，缩小污泥处理构筑物的容积，提高污泥有机物组分的含量，提高污泥作为肥料的价值[1]。1.2污水中的砂粒污水中的砂粒是指相对密度较大，易沉淀分离的一些大颗粒物质，主要是污水中的无机性砂粒，砾石和少量较重的有机物颗粒，如树皮、骨头、种粒等。在颗粒物质的表面还附着一些粘性有机物，这些粘性有机物是极易腐败的污泥，因此，这些颗粒物质都应在沉砂池中被去除。1.3沉砂池的作用（1）防止活动的机械设备受到磨损而带来不正常的损耗；（2）减少在管道、渠道和导管中形成重沉积物；（3）减少消化池由于砂过分累积引起的清理频率。实质上除砂是在离心机，换热器和高压隔膜泵之前[2]。1.4沉淀池的分类常选用的沉砂池有平流沉砂池、竖流沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池4种。平流式矩形沉砂池是常用的型式，具有构造简单、处理效果较好的优点。曝气沉砂池是在池的一侧通人空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。曝气沉砂池的优点是通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小，同时，还对污水起预曝气作用。涡流式沉砂池是利用水力涡流，使泥砂和有机物分开，以达到除砂目的。该池型具有基建、运行费用低和除砂效果好等优点，在北美国家广泛应用。2曝气沉砂池2.1曝气沉砂池的定义曝气沉砂池从1950年代开始试用，目前已经推广使用。中北大学水污染控制工程及技术课程设计22.2曝气沉砂池的特点普通平流式沉砂池的主要缺点是沉砂中夹杂约有15%的有机物，对被有机物包覆的砂粒，截留效果也不佳，沉砂易于腐化发臭，增加了沉砂后续处理的难度。而曝气沉砂池则可以在一定程度上克服这些缺点。和其它形式的沉砂池相比,曝气沉砂池的特点是:一,可通过曝气来实现对水流的调节,而其它沉砂池池内流速是通过结构尺寸确定的,在实际运行中几乎不能进行调解;二,通过曝气可以有助于有机物和砂子的分离。如果沉砂的最终处置是填埋或者再利用(制作建筑材料),则要求得到较干净的沉砂,此时采用曝气沉砂池较好,而且最好在曝气沉砂池后同时设置沉砂分选设备。通过分选一方面可减少有机物产生的气味,另一方面有助于沉砂的脱水[3]。它的特点是：○1沉砂中有机物的含量低于5%；○2具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、加速污水中油类的分离。2.3曝气沉砂池的构造及工作原理曝气沉砂池是一个长型渠道，沿渠壁一侧的整个长度上，距池底60～90cm处设置曝气装置，在池底设置沉砂斗，池底有i=0.1～0.5的坡度，以保证砂粒滑入砂槽。为了使曝气能起到池内回流作用，有必要时可在设置曝气装置的一侧装挡板。污水在池中存在着两种运动方式，其一为水平流动（流速一般取0.1，不得超过0.3），同时，由于在池的一侧有曝气作用，因而在池的横断面上产生旋转运动，整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式。旋转速度在过水断面的中心处最小，而在池的周边则为最大。空气的供给量应保证在池中污水的旋流速度达到0.25～0.40m/s。由于曝气以及水流的螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦、并受到气泡上升时的冲刷作用，使黏附在砂粒上的有机污染物得以去除，沉于池底的砂粒较为纯净。有机物含量只有5%左右的砂粒，长期搁置也不至于腐化[4]。2.4曝气沉砂池中的水流及颗粒轨迹特点通过在曝气沉砂池内一侧鼓入空气,会使水流产生垂直于水平轴的竖向流,其与在沉砂池内的水平流叠加产生螺旋流,如图1所示。这种螺旋流一方面使有机物和砂子得到分离,另一方面将沉入池底的砂子冲入集砂槽内。砂子等颗粒物质在曝气沉砂池内由于受不同水流的影响,不同颗粒运动情况也不相同。在具有高旋流速度的区域,如水面处,小颗粒受水流的影响比大颗粒大,所以小颗粒物质比大颗粒物质更快到达池边(如图2中a点轨迹①)。在池边由于水平流速较小,所以颗粒水平运动的距离较短,较大的颗粒会较快地沉入池底(如图2中a点轨迹③)。在池横断面的中部(如图2中b点),由于具有较高的水平流速,而旋流速度较小,所以颗粒沿水平方向运动的距离比中北大学水污染控制工程及技术课程设计3沿横断面方向运动的距离大。颗粒在重力的作用下沉到池底,沿着沉淀路线,水平流速逐步减小,旋流速度逐步增大。在这一区域较小的颗粒受旋流的影响较大,所以在横断面方向运动比较大颗粒运动距离大(如图2中b点轨迹①和③)[3]。2.5曝气沉砂池的沉砂效率对于所有沉砂池而言,沉砂效率首先取决于水力停留时间。表1是曝气沉砂池对不同颗粒粒径砂子的截流情况。从表1中可以看出粒径为0.1～0.2mm颗粒的截流效率是达不到100%的,0.2mm颗粒的截流效率为85%,而0.1mm颗粒的截留效率仅为50%。实际运行时,沉砂池的沉砂效率可以通过测定初次沉淀池污泥中砂子的含量来确定。如果沉砂效率不高时,应根据实际情况调整运行参数来提高沉砂效率。表1曝气沉砂池的截流效率与截流效率(%)颗粒粒径d（mm）节流效率（%）中北大学水污染控制工程及技术课程设计4＞0.300.200.150.10＜0.07＞95857550＜10曝气沉砂池与其它沉砂池相比优点之一就是污水中的有机物和无机物可以得到较好的分离。一般供气量越大,这种分离效果越好;但是供气量过大,会影响曝气沉砂池的沉砂效果,特别是对细颗粒砂子的截流效果。按我国规范规定气水流量比一般为0.1～0.2;国外对此规定也不尽相同,表3是各国对供气量的规定情况一览表。德