曝氣沉砂池的運(yùn)行效果與技術(shù)改造

張金海

（廣東亨利達(dá)環(huán)?？萍加邢薰?廣東惠州 516000）

摘 要：曝氣沉砂池是污水處理廠中最為常見的除砂工藝，其運(yùn)行效果直接關(guān)系到污水處理的整體效果及污水處理設(shè)備的正常運(yùn)行。本文對(duì)某污水處理廠曝氣沉砂池的運(yùn)行效果進(jìn)行了分析，并詳細(xì)介紹了該曝氣沉砂池的技術(shù)改造措施，為有關(guān)需要提供參考。

關(guān)鍵詞：曝氣沉砂池；運(yùn)行效果；技術(shù)改造

0 引言

隨著社會(huì)文明的不斷進(jìn)步，人們的環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)，對(duì)城市污水處理也越來越重視。在城市污水處理廠廢水處理中，由于污水含有大量的砂，若不能有效去除砂礫，將會(huì)造成污水處理管道的堵塞及設(shè)備的磨損，進(jìn)而影響到設(shè)備的使用壽命及污水處理的出水水質(zhì)。而曝氣沉砂池作為重要的除砂工藝，對(duì)其運(yùn)行效果及技術(shù)改造進(jìn)行研究具有十分重要的意義。

1 污水處理廠積砂情況分析

1.1 污水處理廠積砂情況及對(duì)工藝和設(shè)備的影響

某污水處理廠已連續(xù)運(yùn)行超過17年，前端設(shè)計(jì)采用曝氣沉砂池+集砂井+旋流除砂器+砂水分離器除渣砂，由于整體沉砂除砂系統(tǒng)池除砂效果一直不穩(wěn)定，來砂進(jìn)入到后續(xù)工藝單元中，形成了積砂。本文梳理了該廠在多年運(yùn)行過程中出現(xiàn)的積砂問題，并對(duì)各單元的積砂進(jìn)行了粒徑的分析。

1.1.1 曝氣沉砂池

曝氣沉砂池是除砂的主要工藝單元，但如果來水砂量過大或吸砂設(shè)備故障，會(huì)導(dǎo)致池內(nèi)出現(xiàn)積砂，嚴(yán)重時(shí)可將儲(chǔ)砂槽及吸砂泵完全掩埋，此時(shí)必須停水進(jìn)行清池處理。

1.1.2 初沉池

對(duì)于設(shè)有初沉池工藝的水廠，在曝氣沉砂池中未被去除的砂子，首先會(huì)沉積在初沉池配水渠道或初沉池集砂槽內(nèi)，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成初沉池排泥泵堵塞，必須進(jìn)行停水清池。

1.1.3 污泥儲(chǔ)泥池

污水中的砂子一但沉積進(jìn)入污泥中，則會(huì)對(duì)后續(xù)的污泥處理工藝及設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

例如進(jìn)入初沉池的砂子，會(huì)對(duì)后續(xù)污泥輸送設(shè)備產(chǎn)生一系列的影響。用于產(chǎn)生輸送動(dòng)能的螺桿泵，其本身原理就是依靠定子和轉(zhuǎn)子的相互作用產(chǎn)生輸送動(dòng)力，而過多的砂礫，將大大縮短螺桿泵的使用壽命，造成設(shè)備維護(hù)成本的升高。而這種維護(hù)成本的升高，也會(huì)在其他方面產(chǎn)生影響。此外，當(dāng)污泥進(jìn)入儲(chǔ)泥池后，污泥中的砂子不僅會(huì)在池底沉積堵塞排泥管道，還會(huì)對(duì)攪拌器、輸送泵等產(chǎn)生嚴(yán)重磨損。

1.1.4 污泥消化池積砂

對(duì)于后段設(shè)有厭氧消化工藝的污水處理廠，污泥中的砂子同樣會(huì)隨著時(shí)間的推移，逐步在消化池底部產(chǎn)生沉積。第一，會(huì)對(duì)消化池的可用容積產(chǎn)生影響。第二，會(huì)對(duì)消化系統(tǒng)內(nèi)部的攪拌槳等設(shè)備產(chǎn)生磨損。第三，會(huì)對(duì)熱交換器產(chǎn)生磨損，使得消化工藝的溫度控制系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，最終影響整體處理效果。

1.2 污水處理廠積砂粒徑分析

為了進(jìn)一步掌握污水處理廠積砂的分布情況，筆者分別對(duì)上述幾個(gè)工藝單元的積砂進(jìn)行了取樣，并對(duì)砂粒徑進(jìn)行了分析，結(jié)果見圖1。

從圖1可以看出，不同工藝單元的積砂有明顯的差異。其中，曝氣沉砂池和初沉池底的積砂分布較為相似，有85%以上的積砂粒徑為2mm或更大，初沉池的積砂粒徑區(qū)間為0.075～2mm，分布比例隨粒徑增長而增高，且曲線較為平滑；而曝氣沉砂池的積砂粒徑區(qū)間為0.5～2mm，且主要由>2mm的砂粒組成。消化池底的積砂粒徑則明顯要小于前端預(yù)處理工藝，主要集中在0.001～0.075mm。

由此可以看出，傳統(tǒng)的曝氣除砂只能去除大于0.5mm的粗砂，而污水處理廠還存在大量小于該粒徑的細(xì)砂。數(shù)據(jù)表明，這些細(xì)砂主要存積于初沉池、消化池底，目前這部分細(xì)砂還無法被去除，這也是當(dāng)前污水處理廠面臨的普遍難題。

2 污水處理廠曝氣沉砂池運(yùn)行效果分析及技術(shù)改造

2.1 現(xiàn)有除砂系統(tǒng)運(yùn)行效果測試

本研究所在污水處理廠設(shè)有兩座旋流曝氣沉砂池，設(shè)計(jì)停留時(shí)間3min。在試驗(yàn)期間，將儲(chǔ)存箱放置于砂水分離器下，以30min為周期定期測量2個(gè)砂水分離器的出砂量和砂粒徑情況，并同時(shí)記錄當(dāng)前的進(jìn)水量、氣水比等工藝運(yùn)行參數(shù)。

試驗(yàn)共進(jìn)行了3個(gè)月，通過近20組數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的出砂量極其不穩(wěn)定（見圖2）。在試驗(yàn)期間，系統(tǒng)出砂量最大時(shí)可達(dá)60kg/h，最低時(shí)僅有2.4kg/h，兩者相差近20多倍。

事實(shí)上，由于我國的曝氣沉砂池運(yùn)行效果與國外資料存在差異，除砂效果往往很難達(dá)到預(yù)計(jì)值。

通過分析，筆者認(rèn)為造成系統(tǒng)出砂量極其不穩(wěn)定的原因主要有以下幾方面：

（1）污水處理廠來水量波動(dòng)較大，而曝氣沉砂池為恒定供氣，氣水比變化很大，因此造成沉砂池內(nèi)旋砂效果差異。

（2）砂水旋流器運(yùn)行不穩(wěn)定，通過吸砂泵吸出的含砂廢水在旋流器中無法形成旋流，不能將砂與水有效分離。

（3）進(jìn)水中的砂含量不穩(wěn)定。

由此可以看出，污水處理廠除砂是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及到進(jìn)水配水分布、曝氣沉砂池工藝參數(shù)運(yùn)行控制、旋流除砂器性能等一系列影響因素。

針對(duì)上述情況，研究組對(duì)該廠的曝氣除砂系統(tǒng)進(jìn)行了一系列改造，改造內(nèi)容包括曝氣沉砂池更換砂水分離器、曝氣沉砂池氣水比自動(dòng)控制，預(yù)計(jì)達(dá)到以下效果：曝氣沉砂池氣量隨來水量隨時(shí)調(diào)節(jié)，控制氣水比，提高沉砂效率。

2.2 曝氣除砂系統(tǒng)優(yōu)化改造

曝氣沉砂池氣量調(diào)節(jié)為普通閘閥，手動(dòng)控制，無氣體流量計(jì)等儀表。為了能使曝氣沉砂池氣量隨來水量隨時(shí)調(diào)節(jié)，控制氣水比，提高沉砂效率，將手動(dòng)閥門更改為電動(dòng)菱形閥，安裝流量計(jì)進(jìn)行氣體流量控制根據(jù)進(jìn)水流量的每天24h變化規(guī)律，通過小型PLC控制站進(jìn)行氣量的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)曝氣沉砂系統(tǒng)恒定的氣水比，有效地實(shí)現(xiàn)污水中泥砂的沉降分離。改造方案見圖3。

現(xiàn)有砂水旋流器的砂水分離效果差，對(duì)于曝氣沉砂池中吸上來的含砂廢物，不能有效分離。因此，為了提高砂水分離效果，對(duì)旋流除砂器進(jìn)行了更換，選用某選礦用水力旋流器，該旋流器廣泛用于金屬、煤炭及石油領(lǐng)域。

2.3 優(yōu)化改造前后效果分析

項(xiàng)目調(diào)試及試驗(yàn)分兩階段。第一階段在原有工況條件不變的情況下，通過化驗(yàn)分析對(duì)比新舊兩種旋流除砂器的除砂效果；第二階段為對(duì)比不同氣水比條件下的除砂效果。最終通過試驗(yàn)對(duì)比考察新舊除砂器的除砂性能，同時(shí)確定最佳的運(yùn)行氣水比。

從第一階段試驗(yàn)可以看出（見表1），新除砂器出砂含砂量為74.9%，而舊除砂器僅為43.5%，新除砂器較舊除砂器的含砂量提高了72%。從砂粒徑構(gòu)成可以進(jìn)一步看出，舊除砂器主要能去除粒徑在1mm以上的顆粒（占總出砂的86.8%），而新除砂器對(duì)于0.2mm以上的顆粒都有很好的去除效果，特別是對(duì)于粒徑在0.2～1mm區(qū)間的細(xì)砂，其去除量占總出砂量的55.5%，這是舊除砂器所不具備的。

從第二階段試驗(yàn)可以看出，系統(tǒng)的出砂量除了與砂水旋流器的效率有關(guān)，還與曝氣沉砂池的氣水比有很大關(guān)系（見圖4）。從圖4可以看出，當(dāng)氣水比過低或過高時(shí)，系統(tǒng)出砂量均較低，而當(dāng)氣水比在0.09～0.11時(shí)，系統(tǒng)出砂量有很大提升。

3 結(jié)語

綜上所述，曝氣沉砂池運(yùn)行效果的好壞與否直接關(guān)系到污水處理廠管道及設(shè)備的使用壽命，并且對(duì)出水水質(zhì)具有一定的影響。通過對(duì)某污水處理廠的研究發(fā)現(xiàn)，曝氣除砂只能去除大于0.5mm的粗砂，而粒徑更小的砂礫無法有效去除，對(duì)此，本文提出了曝氣沉砂池技術(shù)改造方案，該方案具有良好的成效，可供類似曝氣沉砂池優(yōu)化改造參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]污水處理廠曝氣沉砂池除油刮渣系統(tǒng)改造措施及建議[J].劉偉.給水排水.2014（01）

[2]榆林某污水廠曝氣沉砂池的技術(shù)改造[J].李軍，楊振鋒，周勇，姜葆霖.價(jià)值工程.2015（02）