摘(zhai)要：為(wei)了解(jie)決(jue)(jue)天津某城(cheng)區污水處理廠除砂(sha)(sha)(sha)系(xi)統存在(zai)的問題，對(dui)現有除砂(sha)(sha)(sha)及清砂(sha)(sha)(sha)系(xi)統提出可行性改(gai)造方(fang)案，通過改(gai)變沉沙池工藝流程(cheng)，除砂(sha)(sha)(sha)系(xi)統效果得到很(hen)大改(gai)善，同時解(jie)決(jue)(jue)了人(ren)工清砂(sha)(sha)(sha)環境惡劣，勞動(dong)強度大的困(kun)境問題。

關鍵詞：平流式(shi)沉砂(sha)池； 除砂(sha)改(gai)造； 砂(sha)水分離器

沉砂(sha)池(chi)(chi)是(shi)是(shi)采用(yong)物(wu)理法將砂(sha)粒(li)(li)從污(wu)水中(zhong)分離出來(lai)的(de)一個預處(chu)理單元，是(shi)在(zai)水處(chu)理廠常見的(de)預處(chu)理構(gou)筑物(wu)，其作用(yong)主要是(shi)用(yong)于(yu)從污(wu)水中(zhong)分流出相對密(mi)度大(da)于(yu)1.5且粒(li)(li)徑在(zai)0.2mm以(yi)上的(de)顆粒(li)(li)物(wu)質，主要包(bao)括無機性的(de)砂(sha)粒(li)(li)、礫石(shi)和少(shao)量(liang)密(mi)度較大(da)的(de)有機性顆粒(li)(li)等，以(yi)防(fang)止后續水處(chu)理構(gou)筑物(wu)堵(du)塞和使處(chu)理構(gou)筑物(wu)容積減小。按污(wu)水在(zai)沉砂(sha)池(chi)(chi)中(zhong)的(de)流態，沉砂(sha)池(chi)(chi)分為四種：豎流式沉砂(sha)池(chi)(chi)、旋流沉砂(sha)池(chi)(chi)、平流式沉砂(sha)池(chi)(chi)和曝氣沉砂(sha)池(chi)(chi)。

豎流(liu)式(shi)沉(chen)砂(sha)(sha)(sha)池(chi)(chi)除(chu)(chu)砂(sha)(sha)(sha)效率差，運行管理(li)(li)不(bu)便，因(yin)而豎流(liu)式(shi)沉(chen)砂(sha)(sha)(sha)池(chi)(chi)在(zai)工(gong)程中很(hen)少應(ying)用。以前(qian)所建(jian)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)廠(chang)(chang)(chang)應(ying)用較多(duo)的(de)(de)(de)是(shi)平(ping)流(liu)沉(chen)砂(sha)(sha)(sha)池(chi)(chi)，而新建(jian)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)廠(chang)(chang)(chang)中旋(xuan)流(liu)和(he)曝氣沉(chen)砂(sha)(sha)(sha)池(chi)(chi)應(ying)用越來(lai)越廣(guang)泛。平(ping)流(liu)式(shi)沉(chen)砂(sha)(sha)(sha)池(chi)(chi)具(ju)有構造簡單，除(chu)(chu)砂(sha)(sha)(sha)效率好，不(bu)需要特殊設備，投資費用低的(de)(de)(de)特點，因(yin)而在(zai)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)廠(chang)(chang)(chang)具(ju)有較為廣(guang)泛的(de)(de)(de)應(ying)用，但其也有機(ji)械化(hua)程度低、清砂(sha)(sha)(sha)困難而人(ren)工(gong)勞動(dong)強(qiang)度大、勞動(dong)條(tiao)件差的(de)(de)(de)缺(que)點，因(yin)而其正被機(ji)械化(hua)程度高、運營管理(li)(li)方便和(he)占地面積小的(de)(de)(de)旋(xuan)流(liu)沉(chen)砂(sha)(sha)(sha)池(chi)(chi)和(he)功能(neng)更具(ju)優勢(shi)的(de)(de)(de)曝氣沉(chen)砂(sha)(sha)(sha)池(chi)(chi)所取(qu)代(dai)。但是(shi)很(hen)多(duo)已建(jian)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)廠(chang)(chang)(chang)特別是(shi)污水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)廠(chang)(chang)(chang)采(cai)用平(ping)流(liu)沉(chen)砂(sha)(sha)(sha)池(chi)(chi)排砂(sha)(sha)(sha)、貯(zhu)砂(sha)(sha)(sha)池(chi)(chi)分離，該(gai)種(zhong)方式(shi)除(chu)(chu)砂(sha)(sha)(sha)勞動(dong)環境惡劣、勞動(dong)強(qiang)度大，為此，很(hen)多(duo)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)廠(chang)(chang)(chang)在(zai)積極探詢(xun)如何解決改善勞動(dong)條(tiao)件和(he)降(jiang)低勞動(dong)強(qiang)度的(de)(de)(de)改造方法。

天津(jin)某區一污水處理(li)(li)廠，原始設計采用(yong)平(ping)流(liu)沉砂(sha)(sha)(sha)池(chi)、貯砂(sha)(sha)(sha)池(chi)、人工清(qing)砂(sha)(sha)(sha)的除砂(sha)(sha)(sha)工藝，實際運(yun)營(ying)時(shi)，由(you)于(yu)該廠污水水質較差，致使人工清(qing)砂(sha)(sha)(sha)強度很(hen)大(da)，同時(shi)環(huan)境惡(e)劣，給工人的身心健(jian)康(kang)造(zao)成很(hen)大(da)影響(xiang)，同時(shi)也不(bu)利于(yu)企業貫徹ISO14000標準。為(wei)此，本(ben)文(wen)介紹通過(guo)改變污水處理(li)(li)廠平(ping)流(liu)沉砂(sha)(sha)(sha)池(chi)的工藝過(guo)程(cheng)，解決了(le)上述問題(ti)，基本(ben)過(guo)程(cheng)如(ru)下。

1  原有(you)除砂系統

1.1  系統組(zu)成

該污(wu)水處(chu)理廠設(she)計采(cai)用傳統的平(ping)流(liu)沉砂(sha)(sha)(sha)池、貯(zhu)砂(sha)(sha)(sha)池、人工(gong)清砂(sha)(sha)(sha)的除砂(sha)(sha)(sha)預處(chu)理工(gong)藝，原(yuan)有(you)平(ping)流(liu)沉砂(sha)(sha)(sha)池一(yi)體建(jian)設(she)，分兩個系列，每(mei)系列設(she)有(you)兩個儲砂(sha)(sha)(sha)斗，每(mei)個斗底部有(you)一(yi)根(gen)DN150排砂(sha)(sha)(sha)管通往貯(zhu)砂(sha)(sha)(sha)池,貯(zhu)砂(sha)(sha)(sha)池一(yi)座。

從沉砂(sha)(sha)池沉砂(sha)(sha)效果來看(kan)，運(yun)轉(zhuan)良好，能有效的使大的砂(sha)(sha)粒沉積(ji)下來，通過排砂(sha)(sha)管排入貯砂(sha)(sha)池，經由貯砂(sha)(sha)池砂(sha)(sha)水(shui)分離后再定(ding)期經人工清砂(sha)(sha)，可很好達(da)到(dao)除砂(sha)(sha)目(mu)的。

1.2  存在問(wen)題

（1）水廠是(shi)以BOT模式建立的，水廠人員(yuan)編制較(jiao)少，每班(ban)組生(sheng)產(chan)人員(yuan)4人，人工清砂相對(dui)勞動強度較(jiao)大。

（2）水廠處理對象為(wei)城市生(sheng)活污(wu)水和(he)部分工(gong)業(ye)污(wu)水，設(she)計進水水質為(wei)COD＝450mg/l，BOD5＝200mg/l，SS＝200mg/l，但實際(ji)運營過程中，由于來(lai)水中工(gong)業(ye)污(wu)水所占比例較高(gao)，而(er)且(qie)大(da)部分為(wei)未(wei)達(da)標處理或未(wei)經處理的(de)工(gong)業(ye)廢水，致使(shi)來(lai)水中SS和(he)COD的(de)濃(nong)度遠超過設(she)計值(zhi)，從(cong)而(er)造成(cheng)在排砂(sha)時，大(da)量的(de)沉(chen)積有機污(wu)染物(wu)隨砂(sha)粒一起排入貯砂(sha)池(chi)，增加了排放量。

（3）定期進行人(ren)工(gong)清(qing)砂(sha)，貯砂(sha)池中有機(ji)物(wu)極易腐化，造成(cheng)該處(chu)環境較為(wei)惡劣，特別是(shi)在炎熱的(de)夏季，該處(chu)氣味更甚，人(ren)工(gong)清(qing)砂(sha)需要(yao)佩戴防(fang)護工(gong)具；冬季氣溫低，排出的(de)泥(ni)水混合物(wu)容(rong)易結冰，清(qing)除起來也(ye)極為(wei)不便。

綜合(he)以上(shang)問題，人工(gong)(gong)清砂勞動強度大(da)，工(gong)(gong)作環境(jing)惡劣(lie)，從長遠運營和改(gai)善水廠工(gong)(gong)人工(gong)(gong)作環境(jing)的(de)角度出發，決定對(dui)該(gai)除(chu)砂系統(tong)進行技術改(gai)造，擬改(gai)造成機(ji)械除(chu)砂為主、人工(gong)(gong)除(chu)砂為輔(fu)的(de)方式。

2  改造過程

改(gai)造過程中(zhong)所遵循的基(ji)本原則(ze)為：經濟上節(jie)省、技術上可行并能有效解決實際問題(ti)。

2.1  改造方案(an)比較

機械(xie)除砂(sha)的方(fang)式(shi)有砂(sha)泵提砂(sha)和氣提排砂(sha)方(fang)式(shi)兩種(zhong)，洗(xi)砂(sha)采(cai)用(yong)砂(sha)水分離器(qi)。考慮改造(zao)技術方(fang)案時也是基于這兩種(zhong)方(fang)式(shi)，并結(jie)合經濟(ji)和方(fang)便使用(yong)、管理的要求。

原(yuan)有平流沉砂池(chi)分(fen)兩個(ge)系列，每(mei)系列設(she)有兩個(ge)砂斗，每(mei)斗有一個(ge)排砂管(guan)通往貯砂池(chi)。

基(ji)于以(yi)上原則并結(jie)合該處構筑物特點(dian)，最初(chu)改造方(fang)案有(you)如(ru)下幾種：

（1）氣提提砂方案

在每(mei)個砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)斗(dou)內布(bu)置一(yi)根(gen)DN100提砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)管，再(zai)接入DN50空氣(qi)管，氣(qi)提提砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)后(hou)經(jing)砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)水分(fen)離器(qi)洗(xi)砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)，砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)渣(zha)外運，洗(xi)砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)水回(hui)流至格柵間，保留原有貯砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)池在砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)水分(fen)離器(qi)及氣(qi)提系統出現(xian)故障時(shi)備用。該方案(an)中所需要的設(she)備為鼓風(feng)機、砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)水分(fen)離器(qi)各(ge)一(yi)臺，另還需有空氣(qi)管路和提砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)管路及相(xiang)關附件(jian)。

（2）砂(sha)泵提砂(sha)方案1

利用(yong)砂(sha)泵提砂(sha)，兩個系(xi)列(lie)共(gong)有四個儲砂(sha)斗，沒有預留洞口，把砂(sha)泵在(zai)沉砂(sha)池(chi)頂走道板上(shang)對應安裝，該方(fang)案中需要至少(shao)2臺砂(sha)泵和相應提砂(sha)管(guan)路(lu)及砂(sha)水分(fen)離器兩臺。沉砂(sha)池(chi)上(shang)面地方(fang)狹小，安裝和固定困難，并影(ying)響(xiang)外(wai)觀和過(guo)人(ren)，且排砂(sha)管(guan)只能(neng)分(fen)向兩邊，洗砂(sha)分(fen)開進(jin)行。

（3）砂泵提砂方案(an)2

把進貯砂(sha)(sha)池(chi)(chi)的排砂(sha)(sha)管在出口處連接(jie)，并同砂(sha)(sha)泵相連，通過砂(sha)(sha)泵提升(sheng)后進入砂(sha)(sha)水分離器洗砂(sha)(sha)。該方(fang)案中需要(yao)將貯砂(sha)(sha)池(chi)(chi)廢(fei)除，配置設備兩(liang)臺砂(sha)(sha)泵和兩(liang)臺砂(sha)(sha)水分離器。

分(fen)析(xi)以上(shang)幾(ji)種(zhong)方(fang)案，方(fang)案1中(zhong)鼓風(feng)機、砂(sha)水(shui)分(fen)離(li)器都有(you)冬季防(fang)(fang)凍的(de)要(yao)(yao)求，并且(qie)(qie)(qie)鼓風(feng)機需要(yao)(yao)做防(fang)(fang)風(feng)雨(yu)處理，而(er)該處距離(li)其它建筑物均較遠，實施較為復雜(za)且(qie)(qie)(qie)費(fei)用較高；方(fang)案2中(zhong)砂(sha)泵放在沉砂(sha)池頂，需要(yao)(yao)泵有(you)一定(ding)吸(xi)程，另由于(yu)砂(sha)礫較重，用泵提升需有(you)較大流速，否則(ze)可能達不(bu)到除砂(sha)效果，系統(tong)需要(yao)(yao)至(zhi)少2臺砂(sha)泵和2臺砂(sha)水(shui)分(fen)離(li)器，而(er)且(qie)(qie)(qie)冬季還需要(yao)(yao)有(you)防(fang)(fang)凍措施；方(fang)案3中(zhong)需要(yao)(yao)兩(liang)臺砂(sha)水(shui)分(fen)離(li)器（一臺做備(bei)用），且(qie)(qie)(qie)廢掉貯(zhu)砂(sha)池，不(bu)太經(jing)濟。

綜合分析以上(shang)方案，無論從(cong)經濟還是(shi)從(cong)使用角度都不是(shi)太理想。

后來經在(zai)現(xian)場查看和(he)對照(zhao)施工(gong)圖比較時注意到(dao)排(pai)砂(sha)管從砂(sha)斗(dou)底部出(chu)來尚有約(yue)400mm排(pai)砂(sha)鋼(gang)管處(chu)于地面(mian)以上(shang)(shang)，考慮用比氏旋流沉砂(sha)池(chi)除(chu)砂(sha)方式(shi)除(chu)砂(sha)，從其出(chu)地面(mian)的(de)立管上(shang)(shang)接出(chu)排(pai)砂(sha)管，為了(le)保證砂(sha)粒能夠從沉砂(sha)池(chi)砂(sha)斗(dou)中提(ti)升(sheng)到(dao)砂(sha)水分離(li)器，在(zai)管道上(shang)(shang)設兩(liang)臺砂(sha)泵(beng)，砂(sha)水分離(li)器出(chu)水流回格柵(zha)間，砂(sha)粒同(tong)脫(tuo)水污泥一起外運，貯砂(sha)池(chi)備用，便產生了(le)下面(mian)的(de)最(zui)終方案。

2.2  最終方案(an)

在原(yuan)排砂(sha)管(guan)（DN150鋼管(guan)）的豎向(xiang)上(shang)(shang)開口，焊接(DN80)的鋼管(guan)，每根(gen)管(guan)上(shang)(shang)加裝控制閥門，再經由(you)砂(sha)泵(beng)（設兩臺(tai)泵(beng)，一(yi)用一(yi)備）提升至(zhi)砂(sha)水(shui)(shui)分離(li)器(qi)（一(yi)臺(tai)），洗(xi)砂(sha)出水(shui)(shui)回流(liu)至(zhi)提升泵(beng)站(zhan)，砂(sha)渣外運，并保留原(yuan)有貯砂(sha)池做應急用，鋼管(guan)作保溫(wen)（管(guan)線(xian)較長），由(you)于砂(sha)水(shui)(shui)分離(li)器(qi)中液位低于沉砂(sha)池中的正常液位，因(yin)而(er)在寒(han)冷季節時，可(ke)以稍開閥門使水(shui)(shui)自流(liu)防凍，而(er)砂(sha)泵(beng)和砂(sha)水(shui)(shui)分離(li)器(qi)都不需要再做特殊保溫(wen)處理。

具體實施方案如下：

從(cong)(cong)技術理論上論證，該方(fang)(fang)案(an)中的排砂(sha)及洗(xi)砂(sha)方(fang)(fang)式同比(bi)氏沉砂(sha)池的除(chu)砂(sha)方(fang)(fang)式相同，可(ke)以(yi)達到機械除(chu)砂(sha)為主(zhu)、人工除(chu)砂(sha)為輔(fu)的目的；從(cong)(cong)結(jie)構上來講(jiang)，該方(fang)(fang)案(an)中布局(ju)緊湊(cou)，可(ke)有效利用(yong)周(zhou)圍(wei)有限空地，對原(yuan)構筑物基本(ben)沒有損壞；從(cong)(cong)經(jing)濟上分(fen)析，該方(fang)(fang)案(an)同以(yi)上幾種方(fang)(fang)案(an)比(bi)較(jiao)是最(zui)節省的；從(cong)(cong)實(shi)施的角度出發，該方(fang)(fang)案(an)實(shi)施最(zui)為簡(jian)潔(jie)；從(cong)(cong)使用(yong)的角度來看，該方(fang)(fang)案(an)具有管理方(fang)(fang)便，運行靈活的優勢，因而經(jing)綜合(he)比(bi)較(jiao)分(fen)析，該方(fang)(fang)案(an)是要優于前(qian)幾種方(fang)(fang)案(an)的。

工藝改造方案示意圖(tu)如圖(tu)1和(he)圖(tu)2，圖(tu)中虛線部分為(wei)原有管線和(he)構筑物，實線部分為(wei)改造部分。

該方案中主要設備(bei)及管材：一臺SF320型砂水分離器(qi)（處理量12～20L/s），兩(liang)臺XL40砂泵（流量：11L/s；揚程(cheng)5m），DN80刀閘閥9個，DN80鋼管39.5米(mi)，DN150鋼管4.5米(mi)，管道(dao)做防腐與保(bao)溫。

2.3  方案(an)實施(shi)

方案(an)比(bi)選與技術分析(xi)用(yong)時(shi)3天(tian)，經濟比(bi)較、設(she)備(bei)訂(ding)貨至設(she)備(bei)和附件(jian)全部(bu)到位用(yong)時(shi)一個月，現場布置(zhi)與改(gai)造(zao)(zao)完成(cheng)用(yong)時(shi)3天(tian)，整個改(gai)造(zao)(zao)從方案(an)比(bi)選至改(gai)造(zao)(zao)完成(cheng)用(yong)時(shi)36天(tian)。

3  系(xi)統運營(ying)

改(gai)造(zao)完成(cheng)后(hou)(hou)，即啟動系(xi)統，沉砂(sha)池每個系(xi)列每周排砂(sha)一次，運轉(zhuan)已近一年時(shi)間(jian)。從整體(ti)運轉(zhuan)情況(kuang)來看，改(gai)造(zao)后(hou)(hou)系(xi)統運行效果比較理(li)想。在(zai)設備運轉(zhuan)期間(jian)沒(mei)有大(da)的(de)(de)機械和(he)設備故障，冬季砂(sha)泵和(he)砂(sha)水分離器也沒(mei)有凍過(guo)(guo)，而且采用機械除(chu)砂(sha)取代人工除(chu)砂(sha)，工人的(de)(de)勞動強(qiang)度有了(le)很(hen)大(da)程度的(de)(de)減(jian)輕，工作環境也有了(le)很(hen)大(da)改(gai)善，再者不用在(zai)每次清除(chu)貯砂(sha)池后(hou)(hou)還要往池內充填過(guo)(guo)濾石料(liao)，從而減(jian)少了(le)直接運營成(cheng)本。

4  結(jie)論

目(mu)前，很多(duo)水(shui)(shui)(shui)處理廠(chang)的(de)(de)沉(chen)砂池(chi)是(shi)平(ping)流沉(chen)砂池(chi)，特別是(shi)以前建成的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)，其在運行過程中都(dou)(dou)可能存在以上(shang)的(de)(de)問題。對于傳統的(de)(de)平(ping)流沉(chen)砂池(chi)除砂系(xi)統，如果勞動強(qiang)度大或除砂困難、除砂環境惡劣(lie)，有必(bi)要對其進(jin)行適當改造(zao)，對于改善工(gong)人工(gong)作(zuo)環境和(he)降低勞動強(qiang)度、提高水(shui)(shui)(shui)廠(chang)的(de)(de)效率都(dou)(dou)是(shi)有益的(de)(de)。

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