平流式沉砂池設(shè)計參數(shù)

平流式沉砂池設(shè)計參數(shù)為了減少城市污水處理系統(tǒng)中水泵與其它機械設(shè)備的磨損，保證沉淀池、曝氣池等處理構(gòu)筑物功能的正常發(fā)揮，沉砂池是城市污水處理廠必不可少的預(yù)處理構(gòu)筑物。按污水在沉砂池中的流態(tài)，沉砂池分為4種：豎流式沉砂池，渦流式沉砂池，平流式沉砂池和曝氣式沉砂池。豎流式沉砂池除砂效率差，運行管理不便，因而在國內(nèi)外城市污水處理廠很少采用。渦流式沉砂池盡管有占地小，除砂效率高等優(yōu)點，在發(fā)達國家得到較廣泛的應(yīng)用，然而，與這種池型配套的除砂設(shè)備均為國外專利，因此，渦流式沉砂池在國內(nèi)的普及為時尚早。平流式沉砂池因構(gòu)造簡單，除砂效果好，加之除砂設(shè)備國產(chǎn)化率高，已成為我國城市污水處理廠沉砂池的主要池型。曝氣沉砂池具有除砂效率高，尤其是有機物與砂分離效果好等優(yōu)點大有取代平流式沉砂池之勢，但在南方城市污水廠水質(zhì)濃度較低的條件下，曝氣沉砂池并不能充分發(fā)揮其優(yōu)勢。況且，曝氣沉砂池的基本池型仍是平流式沉砂池。毫無疑義，平流式沉砂池在今后城市污水廠的建設(shè)中，仍將有一席之地。因此，應(yīng)充分重視平流式沉砂池的設(shè)計?！?】影響平流式沉砂池效率的因素排水體制合流制排水系統(tǒng)接納的城市污水不同于分流制排水系統(tǒng)。前者由于暴雨對屋面、街道的沖刷，使得進入城市污水廠平流式沉砂池的合流制污水夾帶大量來自建筑工地、燃燒小煤爐的泥沙煤屑等雜質(zhì)。如果設(shè)計的平流式沉砂池內(nèi)水平流速過快、停留時間不足，則許多雜質(zhì)來不及沉淀，過快的水流將雜質(zhì)帶入后續(xù)處理構(gòu)筑物，從而影響后續(xù)處理構(gòu)筑物的運行，甚至危及整個污水廠的正常運行。與此相反，分流制排水系統(tǒng)接納的城市污水，水量穩(wěn)定，所含雜質(zhì)質(zhì)量少，所以，采取較大的水平流速和較短的停留時間，往往能獲得理想的除砂效果。初沉池初沉池是城市污水廠一種預(yù)處理構(gòu)筑物，通常設(shè)在沉砂池之后。其作用是降低城市污水中的懸浮固體濃度。按照城市污水二級處理工藝要求，有需要設(shè)置和不需要設(shè)置初沉池兩種情況。通常，采取普通活性污泥法二級生物處理的城市污水廠必須設(shè)置初沉池。因為較長時間停留（（1.0~2.0）h）的初沉池彌補了現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計的平流式沉砂池內(nèi)水平流速過快、停留時間過短的不足，大量來不及在平流式沉砂池沉淀的小粒徑雜質(zhì)在初沉池得到有效地沉淀，從而保證曝氣池、二沉池等處理構(gòu)筑物的正常運行。這也是為什么設(shè)置在平流式沉砂池之后的沉淀池拍你中有機物所占比例較大的原因。在不需要設(shè)置初沉池的城市污水廠，如果按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計平流式沉砂池，運行中出現(xiàn)排沙管堵塞的問題。平流式沉砂池（在設(shè)計水平流速0.3m∕s，停留時間30s的情況下）盡管對0.2mm以上的雜質(zhì)去除率達到了90%，但對0.1mm粒徑的雜質(zhì)，去除率僅為35%左右。【2】除砂設(shè)備除砂設(shè)備用于沉砂池，取出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(fā)展，除砂設(shè)備的型式構(gòu)造多種多樣。其集砂方式有兩種：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(nèi)，再清洗提升，砂水分離后輸送至池外盛砂容器內(nèi)，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(jīng)砂水分離后的砂粒輸送至盛砂容器內(nèi)待外運處置。排砂設(shè)備按排砂方式又分為重力排砂和機械排砂兩類。重力排砂方式通過在砂斗上加排砂管和雙向密封無凹槽刀閘閥進行排砂，配套使用貯砂池進行砂水分離?！?】機械除砂設(shè)備一般有鏈條式刮砂機和行車式砂泵除沙機。這兩種除砂設(shè)備除砂效果如表2所示。表2鏈條式刮砂機與行車式砂泵除砂機除砂效率平流式沉砂池（鏈條式刮砂機）設(shè)計參數(shù)：池內(nèi)水平流速0.3m∕s,停留時間30s.曝氣沉砂池（行車式砂泵除砂機）設(shè)計參數(shù)：池內(nèi)水平流速0.1m∕s,停留時間150s.砂粒粒徑∕mm除砂效率∕%砂粒粒徑∕mm除砂效率∕%（停止曝氣）0.1310.1790.15700.15880.20890.20950.25930.2598在表2中，設(shè)置的沉砂池型及其設(shè)計參數(shù)不一樣，采用的除砂設(shè)備也不一樣，根本無法比較兩種不同除砂設(shè)備的優(yōu)劣。有一點是肯定的，即停止曝氣狀態(tài)下的曝氣沉砂池由于停留時間比平流式沉砂池長，池內(nèi)水平流速比平流式沉砂池慢，雖然對0.20mm以上的砂粒去除率相差不大，但對細小砂粒去除率比平流式沉砂池高得多。在缺乏可比資料情況下，仍然可以從行車式砂泵除砂機和鏈條式刮砂機的結(jié)構(gòu)和除砂原理兩方面進行分析。行車式砂泵除砂機采用砂泵吸砂，輔助砂水分離器的有效分離，使得該設(shè)備對細小砂粒的去除率具有獨特的優(yōu)勢。而鏈條式刮砂機的刮板刮砂動作與池內(nèi)水流相反，由于刮板刮砂時的攪動與水流的裹攜作用，沉淀在沉砂池末端的細小砂粒在被刮至砂斗前極易泛起，并被水流帶入后續(xù)處理構(gòu)筑物。換言之，同一池型的沉砂池，采用鏈條式刮砂機除砂效率遠不如采用行車式砂泵除砂機除砂效率高。盡管上述因素會影響平流式沉砂池的除砂效率，但決定平流式沉砂池的塵沙效率的應(yīng)該首推水力停留時間和池內(nèi)水平流速。沉砂池的改進平流式沉砂池的功能是除去城市污水中的砂粒、煤渣、果核等．以提高后續(xù)沉淀池中污泥的利用和輸送．減輕沉淀池負荷和改善污泥處理構(gòu)筑物的處理條件。平流式沉砂池在設(shè)計時要考慮的關(guān)鍵性問題就是如何通過合理的水力設(shè)計，使盡可能多的砂粒得以沉降并以可靠便捷的方式排出池外，以及如何使溢出的水含砂量盡可能的少。平流式沉砂池采用分散性顆粒的沉淀理論設(shè)計，只有當污水在沉砂池中的運行時間等于或大一涉及的砂粒沉降時間時，才能夠?qū)崿F(xiàn)砂粒的截留，因此池長按照水平流速和污水的停留時間來確定。按污水的水平流速和停留時間設(shè)計平流式沉砂池池長見（1）式L=VT(1)式中：L—沉砂池長度，m;T—污水在沉砂池中的停留時間，s;V—沉砂池內(nèi)水流的平均水平流速，m∕s.由式（1）可知，沉砂池內(nèi)水流的平均流速V越大，則沉砂池的長度L就越長；污水在沉砂池中的停留時間T越長，即所要沉降的泥砂顆粒粒徑越小，沉砂池的長度就越長。水平流速越小，流速分布越均勻，就越有利于泥砂的沉降，相應(yīng)沉砂池的長度也就越小。而平流式沉砂池污水的停留時間比較短（一般為30~60s）,在這么短的停留時間內(nèi)大部分細顆粒泥砂都會越過溢流堰進入下級處理系統(tǒng)，所以細顆粒泥砂的沉淀效率一般都很低，若想要加大細顆粒泥砂的沉淀效率就勢必要增大沉砂池的長度，而僅靠加大沉砂池的長度來增大細顆粒泥砂的沉淀效率是不經(jīng)濟的。實際運行中，由于進水的水量及含砂量的情況是不斷變化的，甚至變化幅度很大，因此當進水波動較大時，即使沉砂池各種尺寸都滿足設(shè)計要求，平流式沉就會由排砂裝置一側(cè)的沖砂孔進入，沖砂孔的最大間距可根據(jù)泥砂的水下休止角和泥砂淤積的形狀通過試驗確定。設(shè)豎向擋板。中間設(shè)一豎向擋板，擋板在底部留一開口，當不進行沖砂時泥砂就會沉降在沉砂池的底部，并把沖砂孔覆蓋，一部分泥砂也會由沖砂孔進入排砂廊道，但是由于擋板的開口在下部，擋板一側(cè)上方有一部分氣體的壓強作用，沉降的泥砂就不會把排砂廊道的整個截面填滿，于是整個排砂裝置也就不會被堵塞。設(shè)置輔助沖砂設(shè)施。當不進行沖砂時，淤積在排砂廊道內(nèi)的泥砂可能會比較密實，沖洗時僅靠由沖砂孔流入的水就不能將廊道內(nèi)的泥砂沖走，于是在排砂廊道側(cè)面設(shè)置了輔助沖砂設(shè)施，其進口放置在沉砂池的上游水表面，這樣沖砂時就可由輔助沖砂設(shè)施流進的水對排砂裝置內(nèi)淤積的泥砂進行沖洗，這樣就不會淤積在廊道內(nèi)；當沉砂池連續(xù)沖砂或不進行沖砂時，可以由設(shè)置的閘門將輔助沖砂設(shè)施關(guān)閉，以節(jié)約沖砂用水?！?】平流式沉砂池設(shè)計（1）沉砂部分的長度LL=vt式中：L—沉砂池沉砂部分長度，m;v—最大設(shè)計流量時的速度，m/s;t—最大設(shè)計流量時的停留時間，s;(2)水流斷面面積AA=Qmax／v式中：A—水流斷面面積，m;Qmax—最大設(shè)計流量，m3／s。（3）池總寬度BB=A／h2式中：B—池總寬度,m;h2—設(shè)計有效水深，m。（4）貯砂斗所需容積VV=86400Qmax·T·X／(1000·Kz)式中：V—沉砂斗容積，m3；X—城鎮(zhèn)污水的沉砂量，一般采用0.03L／m3；T—排砂時間的間隔，t;Kz—污水流量總變化系數(shù)。（5）貯砂斗各部分尺寸計算設(shè)貯砂斗底部寬b1=0.5m;斗壁與水平面的傾角為60°；則貯砂斗的上口寬b2為：b2=2h3＇／tg60°+b1貯砂斗的容積V1：V1=h3＇[S1+S2+(S1·S2)?]／3式中：V1—貯砂斗容積，m3;h3＇—貯砂斗高度，m;S1,S2—分別為貯砂斗下口和上口的面積，㎡。按這種設(shè)計方法可能導(dǎo)致計算得到的貯砂斗上寬大于或小于沉砂池寬的情況，這與工程實際不符。實際工程中，貯砂斗上口寬與沉砂池的吃款是相同的，故設(shè)計計算時應(yīng)先確定貯砂斗的上口寬就是沉砂池的池寬，再去設(shè)計計算貯砂斗的高度、上口長度，同時根據(jù)所需容積進行校核，而不是事先將貯砂斗的上口定為正方形?！?】（6）貯砂室的高度h3h3=h3＇+0.06l2=h3＇+0.06(L-2b2-b＇)／2(7)池總高度HH=h1+h2+h3式中：H—池總高度，m;h1—超高，m。（8）核算最小流速Vmin=Qmin／(n1·Amin)式中：Qmin—設(shè)計最小流量，m3／s;n1—最小流量時工作的沉砂池數(shù)；Amin—最小流量時沉砂池中的過水斷面面積，㎡。4.排砂設(shè)備的選型砂水分離器的選型應(yīng)根據(jù)每日沉砂量確定，而沉砂量取決于排水系統(tǒng)的特性、排水區(qū)域的性質(zhì)、污水的情況、工業(yè)廢水的類型、地區(qū)的沙土性質(zhì)等因素。因此，城市污水每日沉砂量可根據(jù)實際調(diào)查資料計算，如無資料時可按每m3污水沉砂0.03L計算，含水率為60%，容積為1500kg／m3；合流制污水的沉砂量應(yīng)根據(jù)實際情況確定?！?】5.平流式沉砂池的設(shè)計參數(shù)（1）一般按去除相對密度2.65，粒徑大于0.2mm的沙粒確定。（2）沉砂池得座數(shù)或分格數(shù)不得少于兩個，宜按并聯(lián)系列設(shè)計。污水量較小時，一備一用;較大時，同時工作。（3）設(shè)計流量的確定一般按最大設(shè)計流量計算。（4）最