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第三章污水的物理化学处理第五节沉砂池一、一般说明1.一般位于泵站之前或初沉池之前，用以分离水中较大的无机颗粒，以使水泵、管道免受磨损和阻塞；以减轻沉淀池的无机负荷；改善污泥的流动性，以便于排放、输运。2.分类：按池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式、离心式、曝气式等。3.由于曝气沉砂池和环流式（离心式）沉砂池对流量变化的适应性较强，除砂效果好且稳定，因此条件许可时，建议尽量采用曝气沉砂池和环流式（离心式）沉砂池。二、沉砂池的结构型式1、平流式沉砂池（1）基本组成平流沉砂池由入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成。它具有截留无机颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排沉砂较方便等优点。（2）存在的问题①砂中含有机物；②对被有机物包覆的砂粒截留效率不高。图2-16平流式沉砂池工艺图平流式沉砂池重力排砂法1-钢制储砂罐；2、3-手动或电动蝶阀；4-旁路水管（将储砂罐的上清液挤回沉砂池）；5-运砂小车单口泵吸式排砂机1-桁架2-砂泵3-桁架行走装置4-回转装置5-真空泵6-旋流分离器7-吸砂管8-齿轮9-操作台2、曝气沉砂池曝气的作用：是使有机物处于悬浮；砂粒摩擦及在气体剪切力和紊动条件下，去除其附着的有机污染物。曝气管集砂槽图2-17曝气沉砂池剖面图集砂渠集油区沉砂区行车进水管出水管图2-18曝气沉砂池工艺示意图图2-19机械排砂曝气沉砂池进水管出水管出水渠3、离心式沉砂池图2-20离心式沉砂池工艺示意图4、多尔沉砂池多尔沉砂池由污水入口和整流器，沉砂池，出水溢流堰，刮砂机，排砂坑，洗砂机，有机物回流机和回流管以及排砂机组成。图2-21多尔沉砂池工艺图5、钟式沉砂池（1）工艺组成流入口，流出口，沉砂区，砂斗及带变速箱的电动机，传动齿轮，压缩空气输送管和砂提升管以及排砂管组成。（2）除砂原理及过程钟式沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速，加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置。污水由流入口切线方向流入沉砂区，利用电动机及传动装置带动转盘和斜坡式叶片，由于所受离心力的不同，把砂粒甩向池壁，掉入砂斗，有机物被送回污水中。调整转速，可达到最佳沉砂效果。沉砂用压缩空气经砂提升管，排砂管清洗后排除，清洗水回流至沉砂区，排砂达到清洁砂标准。图2-22钟式沉砂池工艺图三、沉砂池设计与运行管理1、沉砂池设计规范6.4沉砂池6.4.1污水厂应设置沉砂池，按去除相对密度2.65、粒径0.2mm以上的砂粒设计。6.4.2平流沉砂池的设计，应符合下列要求：1最大流速应为0.3m/s，最小流速应为0.15m/s。2最高时流量的停留时间不应小于30s。3有效水深不应大于1.2m，每格宽度不宜小于0.6m。6.4.3曝气沉砂池的设计，应符合下列要求：1水平流速宜为0.1m/s。2最高时流量的停留时间应大于2min。3有效水深宜为2.0～3.0m，宽深比宜为1～1.5。4处理每立方米污水的曝气量宜为0.1～0.2m3空气。5进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并宜设置挡板。6.4.4旋流沉砂池的设计，应符合下列要求：1最高时流量的停留时间不应小于30s。2设计水力表面负荷宜为150～200m3／(m2·h)。3有效水深宜为1.0～2.Om，池径与池深比宜为2.0～2.5。4池中应设立式桨叶分离机。6.4.5污水的沉砂量，可按每立方米污水0.03L计算；合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定。6.4.6砂斗容积不应大于2d的沉砂量，采用重力排砂时，砂斗斗壁与水平面的倾角不应小于55°。6.4.7沉砂池除砂宜采用机械方法，并经砂水分离后贮存或外运。采用人工排砂时，排砂管直径不应小于200mm。排砂管应考虑防堵塞措施。2、沉砂池运行管理（1）沉砂池前的细格栅应定期清理；（2）平流沉砂池上的挡板前浮渣应每天清理；（3）按规定重力排砂的沉砂池每天排砂一次；（4）排砂间隔时间的确定（根据砂量及机械能力）；（5）曝气空气量的检查与调节；（6）每周对进出水闸门、排渣阀门加油保养；（7）沉渣定期取样化验（含水率、灰分、渣量）；（8）排除沉渣的篦水（含水量降到60-70%）；（9）夏季沉渣的消毒，池上工作安全。沉淀池是分离悬浮物的一种常用处理构筑物。第六节沉淀池图2-23平流式二沉池现场图2-24幅流式沉淀池现场1.按位置分：初沉池——用于生物处理前做一级处理的称为初沉池。二沉池——用于生物处理后沉淀活性污泥或生物膜脱落污泥的称二沉池。二沉池是生物处理不可缺少的一个组沉部分，对于一般城市污水，初沉池可去除约30%的BOD5和55%的悬浮物。一、沉淀池分类及结构形式2.按水流方向分：平流式、竖流式、辐流式平流式沉淀池—池型呈长方形，废水从池一端流入，水平方向流过池子，从另一端流出。在池的进口处底部设贮泥斗，其它部位底有坡度，倾向贮泥斗，用机械利泥装置将泥利入贮泥斗。如图2-25.图2-25平流式沉淀池示意图图2-26平流式沉淀池教学图竖流式沉淀池竖流式沉淀池——池型多呈圆形，废水从设在池中央的中心管进入，从中心管的下端经过反射板后均匀缓慢地分布在池的面上，由于出口设置在水面上墙壁四周，故水的流向基本由下向上，污泥贮积在底部的污泥斗内。如图2-27图2-27竖流式沉淀池示意图进水排泥出水辐流式沉淀池辐流式沉淀池——池型多呈圆形，进口位置与竖流式相似，出口位置与竖流式相同，水从中心管进入向四周辐射水平流动，由于辐流式池径与池深比远远大于竖流式，所以水平速度随着穿透表面积的增大，速度越来越小，最后从水面四周流出，悬浮物沉淀到池底的贮泥斗。见图2-28。进水出水排泥图2-28中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图图2-29辐流式沉淀池现场施工图（中心进水周边出水）3.三种类型沉淀池优缺点分析池型优点缺点适用条件平流式1.对冲击负荷和温度变化适应能力强2.施工简单，造价低采用多斗排泥时，每个泥斗需单独设排泥管，操作工作量大，采用机械排泥时，机件设备和驱动件均浸于水中，易锈蚀1.适用地下水位较高及地质较差的地区2.适用于大、中、小型污水处理厂竖流式1.排泥方便，管理简单2.占地面积小1.池子深度大，施工困难2.对冲击负荷及温度变化的适应能力较差3.造价较高4.池径不宜太大适用于处理水量不大的小型污水处理厂辐流式1.采用机械排泥，运行较好,管理较简单2.排泥设备已有定型产品1.池水水流速度不稳定2.机械排水设备复杂，对施工质量要求较高1.适用于地下水位较高的地区2.适用于大、中型污水处理厂4.斜板（斜管）沉淀池斜板（管）沉淀区进水配水区清水出水区缓冲区污泥区1－进水管；2－配水槽；3－斜板；4－集水槽；5－出水落水斗；6－污泥斗；7－排泥管二、沉淀池的设计与运行管理1、沉淀池设计规范6.5沉淀池I一般规定6.5.1沉淀池的设计数据宜按表6.5.1的规定取值。斜管(板)沉淀池的表面水力负荷宜按本规范第6.5.14条的规定取值。合建式完全混合生物反应池沉淀区的表面水力负荷宜按本规范第6.6.16条的规定取值。沉淀池类型沉淀时间(h)表面水力负荷m3/(m2h)每人每日污泥量(g)污泥含水率(%)固体通量kg/(m2d)初次沉淀池0.5-2.01.5-4.016-3695-97二次沉淀池生物膜法后1.5-4.01.0-2.010-2696-98活性污泥法后1.5-4.00.6-1.512-3299.2-99.6表6.5.1沉淀池设计数据6.5.2沉淀池的超高不应小于0.3m。6.5.3沉淀池的有效水深宜采用2.0～4.Om。6.5.4当采用污泥斗排泥时，每个污泥斗均应设单独的闸阀和排泥管。污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗宜为60°，圆斗宜为55°。6.5.5初次沉淀池的污泥区容积，除设机械排泥的宜按4h的污泥量计算外，宜按不大于2d的污泥量计算。活性污泥法处理后的二次沉淀池污泥区容积，宜按不大于2h的污泥量计算，并应有连续排泥措施；生物膜法处理后的二次沉淀池污泥区容积，宜按4h的污泥量计算。6.5.6排泥管的直径不应小于200mm。6.5.7当采用静水压力排泥时，初次沉淀池的静水头不应小于1.5m；二次沉淀池的静水头，生物膜法处理后不应小于1.2m，活性污泥法处理池后不应小于0.9m。6.5.8初次沉淀池的出口堰最大负荷不宜大于2.9L／(s·m)；二次沉淀池的出水堰最大负荷不宜大于1.7L／(s·m)。6.5.9沉淀池应设置浮渣的撇除、输送和处置设施。Ⅱ沉淀池6.5.10平流沉淀池的设计，应符合下列要求：1每格长度与宽度之比不宜小于4，长度与有效水深之比不宜小于8，池长不宜大于60m。2宜采用机械排泥，排泥机械的行进速度为0.3～1.2m／min。3缓冲层高度，非机械排泥时为0.5m，机械排泥时，应根据刮泥板高度确定，且缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m。4池底纵坡不宜小于0.01。6.5.11竖流沉淀池的设计，应符合下列要求：1水池直径(或正方形的一边)与有效水深之比不宜大于3。2中心管内流速不宜大于30mm／s。3中心管下口应设有喇叭口和反射板，板底面距泥面不宜小于0.3m。6.5.12辐流沉淀池的设计，应符合下列要求：1水池直径(或正方形的一边)与有效水深之比宜为6～12，水池直径不宜大于50m。2宜采用机械排泥，排泥机械旋转速度宜为1～3r／h，刮泥板的外缘线速度不宜大于3m／min。当水池直径(或正方形的一边)较小时也可采用多斗排泥。3缓冲层高度，非机械排泥时宜为0.5m；机械排泥时，应根据刮泥板高度确定，且缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m。4坡向泥斗的底坡不宜小于0.05。Ⅲ斜管(板)沉淀池6.5.13当需要挖掘原有沉淀池潜力或建造沉淀池面积受限制时，通过技术经济比较，可采用斜管(板)沉淀池。6.5.14升流式异向流斜管(板)沉淀池的设计表面水力负荷，可按普通沉淀池的设计表面水力负荷的2倍计；但对于二次沉淀池，尚应以固体负荷核算。6.5.15升流式异向流斜管(板)沉淀池的设计，应符合下列要求：1斜管孔径(或斜板净距)宜为80～1OOmm。2斜管(板)斜长宜为1.0～1.2m。3斜管(板)水平倾角宜为60°。4斜管(板)区上部水深宜为0.7～1.Om。5斜管(板)区底部缓冲层高度宜为1.Om。6.5.16斜管(板)沉淀池应设冲洗设施。2、沉淀池的运行管理（1）沉淀池的工艺参数水力表面负荷：q单位沉沉淀池面积单位时间内处理的污水的量。水力停留时间：HRT水通过沉淀池所需要的时间。出水堰负荷：q’单位堰板长度在单位时间内所能溢流的水量，m3/m·h（2）工艺控制1）控制流量，利用上游排水渠进行短期调控；2）增减沉淀池数量；3）排泥排渣：排泥是沉淀池运行中最重要也是最难控制的一个操作。有连续排泥和间歇排泥两种操作方式，每次排泥时间长短取决于污泥量的大小。对于处理量较小的处理站，可采用人工排泥，而大型的污水处理厂一般采用自动排泥。4）沉淀单元的控制应结合前后单元的运行状况。