氣提式旋流沉砂池除砂效果的改進實例

和笑天　吳江偉　王佳音　劉迎旭

摘要：對污水廠進行了現場水力試驗，以正交實驗的方法確定了影響氣提式旋流沉砂池除砂效果因素的主次順序及最佳的運行參數。結果表明：影響沉砂池除砂效果的因素主次順序依次為螺旋槳轉速、分砂系統間隔運行時間、水力停留時間、羅茨風機運行時間。各因素的最佳運行參數分別為：螺旋槳轉速80 r/min，分砂系統間隔運行時間為40min，水力停留時間為75s，羅茨風機運行時間為8min。改進后，沉砂池的出砂量增加了14.59%，取得了良好的效果。

關鍵詞：氣提式旋流沉砂池；出砂量；最佳運行參數；改進

中圖分類號：X703.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2014）04-0253-02

1、引言

旋流沉砂池可以去除污水中相對密度約為2.65g/cm³，粒徑大于0.2mm的無機砂礫，以保證后續處理系統的正常運行。氣提式旋流沉砂池綜合了比式沉砂池和鐘式沉砂池的優點，并在此基礎上加以改進，具有節省占地面積、土建費用低、結構簡單、處理效果好等優點，目前在我國污水預處理領域的應用較為廣泛。

鄭州市某污水處理廠設計處理規模30萬m³/d，實際平均處理量為36萬m³/d，采用前置缺氧A²O工藝，沉砂池采用氣提式旋流沉砂池。污水廠運行初期，處理水量為30萬m³/d左右，這時氣提式沉砂池的除砂效果良好。但隨著服務范圍內水量的增加，污水廠長期超負荷運行，在沉砂池的設計參數基礎上，其除砂效果逐漸不能滿足工藝要求，嚴重影響后續處理設備，特別是對離心濃縮機和離心脫水機滾筒、刮泥板、進出泥泵等部件的磨損嚴重。本文通過正交實驗確定了影響沉砂池除砂效果因素的主次順序及最佳的運行參數。

2、實驗內容與方法

2.1 實驗設施

實驗采用現場水力實驗。氣提式旋流沉砂池共有4座，主要參數如下：①直徑6m，深3.2m，進出口水寬1.65m，設計單池流量4063m³/h，水力停留時間80s。砂斗直徑1.5m，深2.4m。進口設在池的底部，從切線位置進入。污水從進口經過完整一圈后到達出口后從排放渠道排放，排放渠道位置高于進口渠道約0.9m；②立式攪拌器螺旋槳額定轉速為120r/min，電機額定功率為1-5kW；③羅茨風機共4臺，功率為11kW，升壓為73.5kPa，同步轉速為1560 r/min，流量為3.65 m。/min④砂水分離器為LSSF型，功率為2.2kW。氣提式旋流沉砂池的剖面圖和平面圖如圖1所示。

2.2 實驗內容

根據工作經驗，以下4個影響因素對除砂效果影響較大：①水力停留時間；②立式攪拌器螺旋槳轉速；③分砂系統間隔運行時間；④羅茨風機運行時間。以出砂量為指標，通過改變以上4個影響因素的參數，進行4因素3水平的正交實驗，因素與水平如表1所示。

2.3 實驗方法

以3#旋流沉砂池為實驗對象，2011年11月25號開始進行實驗，選取3#旋流沉砂池10～16時的出砂量作為統計結果。后期為了加快進度，在2012年5月7號以后每天做兩組實驗，一組是10～16時的出砂量，另一組是16～22時的出砂量。在實驗期間設備故障、出砂情況明顯異常、下雨天氣的數據被去除，每組實驗均取出最具代表性的數據，然后計算其平均值。

3、結果與討論

3.1 實驗現象

現場水力實驗受生產任務、設備故障、天氣情況及節假日來水量異常等情況的影響，存在大量的無效數據。但是8個月的現場水力實驗數據比實驗室模擬實驗更具有實際意義。

3.2 正交實驗結果

按照設計的實驗方案進行正交實驗，結果如表2所示。

由表2可見，影響沉砂池除砂效果的因素主次順序依次為螺旋槳轉速、分砂系統間隔運行時間、水力停留時間、羅茨風機運行時間。各因素的最佳運行參數分別為：螺旋槳轉速80 r/min，分砂系統間隔運行時間為40rain，水力停留時間為75s，羅茨風機運行時間為8min。

3.3 討論

通過采用最佳運行參數，從近3年的出砂量來看，沉砂池出砂量由2011年的236.12m3增加到2013年的270.58m³，增加了14.59%，取得了良好的效果。但是從污水廠長期的運行情況和實驗中發現一系列問題來看，想進一步在高負荷運行的條件下提高氣提式沉砂池的除砂效果也變得極為困難。因此目前在建的污水廠二期項目中，沉砂池的池型改選為曝氣沉砂池。

4、結論

（1）實驗結果表明影響沉砂池除砂效果的因素主次順序依次為螺旋槳轉速、分砂系統間隔運行時間、水力停留時間、羅茨風機運行時間。各因素的最佳運行參數分別為：螺旋槳轉速80 r/min，分砂系統間隔運行時間為40min，水力停留時間為75s，羅茨風機運行時間為8min。

（2）改進后，沉砂池的出砂量增加了14.59%，取得了良好的效果，減少了對后續處理工藝的不利影響。endprint