进水除砂工程设计研究

 摘要：介绍了福建省某沿海污水处理厂进水含有大量砂粒的问题，针对此问题提出有效的进水除砂方案并进行工程设计，取得了良好的效果。

关键词：进水除砂；曝气沉砂池；除砂效果

福建省某沿海污水处理厂采用水解+Carrousel氧化沟为主体工艺，污水处理厂现状规模为3万m3/d，远期设计规模为9万m3/d。污水处理厂靠近海边，由于部分污水收集管道的破损、管道接口不牢或地基不均匀沉降，导致大量粉细砂进入管网，最终进入污水处理厂并在进水泵房处大量沉积，给污水厂的正常运行带来了极大的挑战。

1进水含砂存在的问题

根据测量，进水SS一般保持在3000mg/L以上，经分析进水中SS成分主要为无机砂粒成分。这些砂粒容易在进水泵房处大量沉积，将导致下列问题的产生：（1）海边粉细砂不同于普通砂，常混有贝壳碎片和含较多盐分，大部分海砂含有过量的氯离子，会腐蚀钢筋混凝土中的钢筋，在一定程度上会缩短构筑物的安全使用寿命。（2）砂量较大，需要定期进行人工清掏，增加了不必要的劳动强度和人工费用。（3）泵房中积砂在底部板结，影响了进水泵的工作效率。（4）泵房中未沉积的粉细砂会随污水一起抽入水泵，对进水泵叶轮造成额外的磨损，提高了设备的维护成本。严重时还需进行水泵的更换。（5）原有的旋流除砂设备一般用在进水含砂量不大的场合，而本系统中存在大量的细砂，若不能有效去除，SS仍较高会进入后续生物处理单元，直接影响到污水处理效果及污水处理厂的出水水质。长期以往，存在环境风险隐患。鉴于污水厂现期存在上述的问题，新建进水除砂工程是十分必要的。

2除砂工艺方案选择

方案一：考虑在进水泵房前进行除砂，在一期厂区北侧厂外进水泵房前增设粗格栅+曝气沉砂池（合建）。由于厂外现有的地面高程与一期厂区地面高程相差约1.9m至2.7m，而进水管的高程较低，为了减小沉砂池的深度，可在厂外现状地面往下挖建沉砂池，在池上部平台放坡填平至约7.9m高程并浆砌护坡，形成两个台地。砂水分离器分离出来的砂粒可用手推小车运至一期厂区与厂区砂粒一并外运处理。方案二：考虑不让砂粒在进水泵房中沉积，而顺利进入后续除砂单元进行去除。可在进水泵房处设高压水泵一台，在进水泵房底部均匀布置穿孔管道，通过水流冲洗使进水中的细砂充分悬浮不能沉积在泵房底部，随污水一并进入后续沉砂处理单元。同时需要对原进水泵房中水泵进行更换，采用优质耐磨水泵。方案一需要新建沉砂池1座，占地面积大，施工难度高，同时投资和运行费用也较高，但是运行管理相对方便，最重要的是能够保证除砂效果。而方案二虽然无需新建构筑物，占地面积小，仅为简单的设备和管道投资，施工难度较小，但是泵房底部穿孔管容易出现被砂粒堵塞现象，检修困难；进水泵叶轮长期被细砂磨损，可能需要经常更换。更为重要的是进水管网一旦出现爆管等故障导致细砂进入，大量砂粒将会进入后续旋流沉砂单元，对现有除砂系统造成巨大的冲击和挑战，而旋流沉砂池一般用于处理砂量并不大的场合，不能保证除砂效果。为了保证系统的除砂效果，保证后续生化处理工艺安全有效的进行，综合考虑拟推荐方案一作为该污水处理厂进水除砂工程的方案。

3除砂工程设计

（一）主要工程内容：粗格栅间设1座，内分2组处理单元，采用钢丝绳式格栅除污机，格栅宽度1.5m，配用电机功率0.75kw。粗格栅拦截的栅渣量约为2.7m3/d，含水率80%。栅渣直接由手推车外运处理。曝气沉砂池设2组，单组长度24m，宽度3.8m，有效水深2.50m，砂斗体积6.14m3，砂斗深度1.60m。池上设有1台提板式刮砂机，功率为1.85kw。砂水混合物由气提吸砂泵输送至砂水分离器，分离后的干砂外运，沉砂量约为10.8m3/d。（二）总平面布置：拟建场地位于现状污水处理厂一期厂区北侧空地处，地势总体上平坦开阔，地面高程一般在黄海高程5.24~6.05m左右。新建粗格栅-曝气沉砂池位于一期厂区北侧空地处，共需征地6.30亩。（三）竖向设计：本方案厂址现状部分标高为5.24~6.05m，起伏不大。鉴于工程场地与一期厂区现状标高相差较大（厂址现状标高约为7.90m），为保证场地与一期厂区竖向衔接的顺畅，结合污水处理对工艺流程的要求，确保除砂工程建成以后操作管理的方便，同时为了减小沉砂池的深度，场地竖向考虑分台阶设计。可在厂外现状地面往下挖建沉砂池，在池上部地面平台放坡至与一期厂内地坪相平并浆砌护坡，形成两个台地。据上确定沉砂池的设计地面标高为5.40m，同时根据进水管底标高约为0.20m，确定粗格栅间的水位标高为1.00m，沉砂池的水位标高为0.90m。根据系统竖向设计，沉砂池出水管底标高为-0.80m。而原粗格栅间底标高为-0.25m，进水泵房底标高为-1.00m；考虑废除原粗格栅，在进水泵房侧面开孔，将沉砂池出水管接入。结语目前该工程已建成并投入运行，进水含砂量显著下降，进水SS可由6000mg/L以上降至200mg/L左右，单位污水处理成本增加约0.043元/m3。

参考文献

[1]室外排水设计规范（GB50014-2006）（2016年版）.

[2]给水排水设计手册（第5册）城镇排水.

[3]陈政.曝气沉砂池的运行管理与技术改造[J].中国给水排水,2013(19):100-102.