《曝气沉砂池效果分析与优化研究》解读”文章解读2017年第02期

本文以北京某大型市政污水处理厂为例，系统分析了曝气沉砂工艺单元的运行效果及存在问题，并对该厂各单元积砂分布情况进行了分析。在此基础上，对曝气除砂系统进行了优化改造，通过更换新型旋流除砂器和改变系统气水比调节，测试了在不同工况下系统的出砂效果。试验结果表明，新除砂器出砂的含砂量较旧除砂器的含砂量提高了72%，且对于0.2~1 mm区间的细砂有较好的去除效果。通过气水比调节试验可以看出，系统的出砂量除了与砂水旋流器的效率有关，还与曝气沉砂池的气水比有很大关系，当气水比在0.09~0.11范围时，该系统出砂量有很大提升。

1 污水处理厂积砂情况分析

1.1 污水处理厂积砂情况及对工艺和设备的影响

本研究在北京某大型市政污水处理厂开展，该厂已连续运行超过20年，其前端设计采用曝气沉砂池+集砂井+旋流除砂器+砂水分离器除渣砂，由于整体沉砂除砂系统池除砂效果一直不稳定，来砂进入到后续工艺单元中，形成了积砂。本文梳理了该厂在多年运行过程中出现的积砂问题，并对各单元的积砂进行了粒径的分析。

1.1.1 曝气沉砂池

曝气沉砂池是除砂的主要工艺单元，但如果来水砂量过大或吸砂设备故障，会导致池内出现积砂，严重时可将储砂槽及吸砂泵完全掩埋，此时必须停水进行清池处理。

1.1.2 初沉池

对于设有初沉池工艺的水厂，在曝气沉砂池中未被去除的砂子，首先会沉积在初沉池配水渠道或初沉池集砂槽内，情况严重时会造成初沉池排泥泵堵塞，必须进行停水清池。

1.1.3 污泥储泥池

污水中的砂子一但沉积进入污泥中，则会对后续的污泥处理工艺及设备产生严重影响。

例如进入初沉池的砂子，会对后续污泥输送设备产生一系列的影响。用于产生输送动能的螺杆泵，其本身原理就是依靠定子和转子的相互作用产生输送动力，而过多的砂砾，将大大缩短螺杆泵的使用寿命，造成设备维护成本的升高。而这种维护成本的升高，也会在其他方面产生影响。

此外，当污泥进入储泥池后，污泥中的砂子不仅会在池底沉积堵塞排泥管道，还会对搅拌器、输送泵等产生严重磨损。

1.1.4 污泥消化池积砂

对于后段设有厌氧消化工艺的污水处理厂，污泥中的砂子同样会随着时间的推移，逐步在消化池底部产生沉积。第一，会对消化池的可用容积产生影响。第二，会对消化系统内部的搅拌桨等设备产生磨损。第三，会对热交换器产生磨损，使得消化工艺的温度控制系统无法正常运行，最终影响整体处理效果。

1.2 污水处理厂积砂粒径分析

为了进一步掌握污水处理厂积砂的分布情况，笔者分别对上述几个工艺单元的积砂进行了取样，并对砂粒径进行了分析。不同工艺单元的积砂有明显的差异。其中，曝气沉砂池和初沉池底的积砂分布较为相似，有85%以上的积砂粒径为2 mm或更大，初沉池的积砂粒径区间为0.075~2 mm，分布比例随粒径增长而增高，且曲线较为平滑;而曝气沉砂池的积砂粒径区间为0.5~2 mm，且主要由>2 mm的砂粒组成。消化池底的积砂粒径则明显要小于前端预处理工艺，主要集中在0.001~0.075 mm。

由此可以看出，传统的曝气除砂只能去除大于0.5 mm的粗砂,而污水处理厂还存在大量小于该粒径的细砂。数据表明，这些细砂主要存积于初沉池、消化池底，目前这部分细砂还无法被去除，这也是当前污水处理厂面临的普遍难题。

2 污水处理厂曝气沉砂池运行效果分析及优化

2.1 现有除砂系统运行效果测试

本研究所在污水处理厂设有两座旋流曝气沉砂池，设计停留时间3 min。在试验期间，将储存箱放置于砂水分离器下，以30 min为周期定期测量2个砂水分离器的出砂量和砂粒径情况，并同时记录当前的进水量、气水比等工艺运行参数。

试验共进行了3个月，通过近20组数据分析发现，系统的出砂量极其不稳定。在试验期间，系统出砂量最大时可达60 kg/h，最低时仅有2.4 kg/h，两者相差近20多倍。

事实上，由于我国的曝气沉砂池运行效果与国外资料存在差异,除砂效果往往很难达到预计值。