進水除砂工程設計研究

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摘要：介紹了福建省某沿海污水處理廠進水含有大量砂粒的問題，針對此問題提出有效的進水除砂方案并進行工程設計，取得了良好的效果。

關鍵詞：進水除砂；曝氣沉砂池；除砂效果

福建省某沿海污水處理廠采用水解+Carrousel氧化溝為主體工藝，污水處理廠現狀規模為3萬m3/d，遠期設計規模為9萬m3/d。污水處理廠靠近海邊，由于部分污水收集管道的破損、管道接口不牢或地基不均勻沉降，導致大量粉細砂進入管網，最終進入污水處理廠并在進水泵房處大量沉積，給污水廠的正常運行帶來了極大的挑戰。

1進水含砂存在的問題

根據測量，進水SS一般保持在3000mg/L以上，經分析進水中SS成分主要為無機砂粒成分。這些砂粒容易在進水泵房處大量沉積，將導致下列問題的產生：（1）海邊粉細砂不同于普通砂，?；煊胸悮に槠秃^多鹽分，大部分海砂含有過量的氯離子，會腐蝕鋼筋混凝土中的鋼筋，在一定程度上會縮短構筑物的安全使用壽命。（2）砂量較大，需要定期進行人工清掏，增加了不必要的勞動強度和人工費用。（3）泵房中積砂在底部板結，影響了進水泵的工作效率。（4）泵房中未沉積的粉細砂會隨污水一起抽入水泵，對進水泵葉輪造成額外的磨損，提高了設備的維護成本。嚴重時還需進行水泵的更換。（5）原有的旋流除砂設備一般用在進水含砂量不大的場合，而本系統中存在大量的細砂，若不能有效去除，SS仍較高會進入后續生物處理單元，直接影響到污水處理效果及污水處理廠的出水水質。長期以往，存在環境風險隱患。鑒于污水廠現期存在上述的問題，新建進水除砂工程是十分必要的。

2除砂工藝方案選擇

方案一：考慮在進水泵房前進行除砂，在一期廠區北側廠外進水泵房前增設粗格柵+曝氣沉砂池（合建）。由于廠外現有的地面高程與一期廠區地面高程相差約1.9m至2.7m，而進水管的高程較低，為了減小沉砂池的深度，可在廠外現狀地面往下挖建沉砂池，在池上部平臺放坡填平至約7.9m高程并漿砌護坡，形成兩個臺地。砂水分離器分離出來的砂粒可用手推小車運至一期廠區與廠區砂粒一并外運處理。方案二：考慮不讓砂粒在進水泵房中沉積，而順利進入后續除砂單元進行去除。可在進水泵房處設高壓水泵一臺，在進水泵房底部均勻布置穿孔管道，通過水流沖洗使進水中的細砂充分懸浮不能沉積在泵房底部，隨污水一并進入后續沉砂處理單元。同時需要對原進水泵房中水泵進行更換，采用優質耐磨水泵。方案一需要新建沉砂池1座，占地面積大，施工難度高，同時投資和運行費用也較高，但是運行管理相對方便，最重要的是能夠保證除砂效果。而方案二雖然無需新建構筑物，占地面積小，僅為簡單的設備和管道投資，施工難度較小，但是泵房底部穿孔管容易出現被砂粒堵塞現象，檢修困難；進水泵葉輪長期被細砂磨損，可能需要經常更換。更為重要的是進水管網一旦出現爆管等故障導致細砂進入，大量砂粒將會進入后續旋流沉砂單元，對現有除砂系統造成巨大的沖擊和挑戰，而旋流沉砂池一般用于處理砂量并不大的場合，不能保證除砂效果。為了保證系統的除砂效果，保證后續生化處理工藝安全有效的進行，綜合考慮擬推薦方案一作為該污水處理廠進水除砂工程的方案。

3除砂工程設計

（一）主要工程內容：粗格柵間設1座，內分2組處理單元，采用鋼絲繩式格柵除污機，格柵寬度1.5m，配用電機功率0.75kw。粗格柵攔截的柵渣量約為2.7m3/d，含水率80%。柵渣直接由手推車外運處理。曝氣沉砂池設2組，單組長度24m，寬度3.8m，有效水深2.50m，砂斗體積6.14m3，砂斗深度1.60m。池上設有1臺提板式刮砂機，功率為1.85kw。砂水混合物由氣提吸砂泵輸送至砂水分離器，分離后的干砂外運，沉砂量約為10.8m3/d。（二）總平面布置：擬建場地位于現狀污水處理廠一期廠區北側空地處，地勢總體上平坦開闊，地面高程一般在黃海高程5.24~6.05m左右。新建粗格柵-曝氣沉砂池位于一期廠區北側空地處，共需征地6.30畝。（三）豎向設計：本方案廠址現狀部分標高為5.24~6.05m，起伏不大。鑒于工程場地與一期廠區現狀標高相差較大（廠址現狀標高約為7.90m），為保證場地與一期廠區豎向銜接的順暢，結合污水處理對工藝流程的要求，確保除砂工程建成以后操作管理的方便，同時為了減小沉砂池的深度，場地豎向考慮分臺階設計?？稍趶S外現狀地面往下挖建沉砂池，在池上部地面平臺放坡至與一期廠內地坪相平并漿砌護坡，形成兩個臺地。據上確定沉砂池的設計地面標高為5.40m，同時根據進水管底標高約為0.20m，確定粗格柵間的水位標高為1.00m，沉砂池的水位標高為0.90m。根據系統豎向設計，沉砂池出水管底標高為-0.80m。而原粗格柵間底標高為-0.25m，進水泵房底標高為-1.00m；考慮廢除原粗格柵，在進水泵房側面開孔，將沉砂池出水管接入。結語目前該工程已建成并投入運行，進水含砂量顯著下降，進水SS可由6000mg/L以上降至200mg/L左右，單位污水處理成本增加約0.043元/m3。

參考文獻

[1]室外排水設計規范（GB50014-2006）（2016年版）.

[2]給水排水設計手冊（第5冊）城鎮排水.

[3]陳政.曝氣沉砂池的運行管理與技術改造[J].中國給水排水,2013(19):100-102.

作者:阮洋 單位:中國市政工程中南設計研究總院有限公司