污水的物理处理沉砂池工程设计教学讲义

1、沉砂池 的作用 沉砂池的 工作原理 沉砂池的 几种型式 从污水中去除砂子、煤渣等比重较 大的无机颗粒，以免这些杂质影响 后续处理构筑物的正常运行。 平流式、竖流式、曝气沉砂池 旋流式沉砂池、Doer沉砂池等 以重力或离心力分离为基础，即将 进入沉砂池的污水流速控制在只能 使比重大的无机颗粒下沉，而有机 悬浮颗粒则随水流带走。 沉砂池工程设计中的设计原则与主要参数： 城市污水厂一般均设置沉砂池，并且沉砂池的只数或分格数应不 小于2；工业污水是否要设置沉砂池，应根据水质情况而定。 设计流量应按分期建设考虑。 最大时流量、最大组合流量、合流制流量 沉砂池去除的砂粒比重为2.65、粒径为0.2mm以上

2、。 城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂30m3计算，其含水率约 为60%，容重约1500kg/m3。 贮砂斗的容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗壁的倾角不应小于55。 排砂管直径不应小于200mm。 沉砂池的超高不宜小于0.3m。 平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简 单，工作稳定。 平流式沉砂池 污水在池内的最大流速为0.3m/s,最小流速为 0.15m/s; 最大流量时，污水在池内的停留时间不少于30s,一 般为3060s; 有效水深应不大于1.2m,一般采用0.251.0m,池宽 不小于0.6m； 池底坡度一般为0.010.02,当设置除砂设备时，可 根据除砂设备的要求，考虑池底

3、形状。 平 流 式 沉 砂 池 的 系 统 参 数 1.长度L 式中：v-最大设计流量时的 速度，m/s; t-最大设计流量时的停留时 间，s。 2.水流断面面积A 式中： qvmax-最大设计流量，m3/s。 3.池总宽度b 式中： h2-设计有效水深，m。 4.贮砂斗所需容积V 式中：X-城市污水的沉砂 量，一般采用30m3/106m3 （污水）； T-排砂时间的间隔，d； kz 生活污水流量的总变化 系数。 平流式沉砂池的计算公式 vtL vqvA/ max 2/hAb 6 max 10 86400 z k TXqv V 5.贮砂斗各部分尺寸计算 设贮砂斗底宽b1=0.5m； 斗壁与水平

4、面的倾角为60； 则贮砂斗的上口宽b2为： 贮砂斗的容积V1： 式中：h3-贮砂斗高度，m； S1，S2-贮砂斗上口和下口的面积。 6.贮砂室的高度h3 设采用重力排砂，池底坡度 i=6%，坡向砂斗，则 7.池总高度h 式中：h1-超高，m； h3-贮砂斗高度，m。 8.核算最小流速vmin 式中： qvmin-设计最小流量，m3/s； n1-最小流量时工作的沉砂池数目 Amin-最小流量时沉砂池中的水 流断面面积，m2。 平流式沉砂池的计算公式 1 3 2 60 2 b tg h b )( 212133 1 1 SSSShV 321 hhhh min1minmin /Anqvv 2/ ) 2

5、(06. 006. 0 23233 bbLhlhh 平流式沉砂池设计总结 平流式沉砂池设计计算时，可根据最大设计流量， 选定最大水平流速、最大水力停留时间和有效水深， 计算出沉砂池池长和池宽，然后按最小流量验算最小 流速是否满足0.15m/s要求，如不满足，需迭代计算。 最后，按设计人口数、每人每日沉砂量和储砂时间， 计算泥斗容积，再根据泥斗高度，选定超高（ 0.3m） 和有效水深，计算出沉砂池总高。也可根据表面流量 负荷和除砂效率进行设计计算。 沉砂中含有机物的量低于5% 由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱 臭、防止污水厌氧分解、除泡作用以及加速污水 中油类的分离等作用。 曝气沉砂池的

6、特点： 曝气沉砂池是一个长型渠道，沿渠道壁一侧的 整个长度上，距池底约6090cm处设置曝气装 置； 在池底设置沉砂斗，池底有i=0.10.5的 坡度， 以保证砂粒滑入砂槽。 为了使曝气能起到池内回流作用，在必要时可 在设置曝气装置的一侧装设挡板。 曝气沉砂池的构造： 曝气沉砂池剖面示意 污水在池中存在着两种运动形式， 其一为水平流动（一般流速0.1m/s）， 同时在池的横断面上产生旋转流动 （旋转流速0.4m/s ），整个池内水流 产生螺旋状前进的流动形式。 由于曝气以及水流的螺旋旋转作用， 污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦、并 受到气泡上升时的冲刷作用，使粘附 在砂粒上的有机污染物得以去除，沉

7、 于池底的砂粒较为纯净，有机物含量 只有5%左右，长期搁置也不至于腐 化。 曝气沉砂池的工作原理 上海嘉定水质净化厂 上海曲阳水质净化厂 水平流速一般取0.080.12m/s； 污水在池内的停留时间为46min；当雨天最大流量时为 13min。如作为预曝气，停留时间为1030min； 池的有效水深为23m，池宽与池深比为11.5，池的长宽比可 达5，当池长宽比大于5时，应考虑设置横向挡板； 曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，孔径为2.56.0mm，距池底约 为0.60.9m，并应有调节阀门； 供气量可参照表106。 曝气沉砂池的形状应尽可能不产生偏流和死角，在砂槽上方宜 安装纵向挡板，进出口布置，应

8、防止产生短流。 曝气沉砂池的设计参数： 平流式水力旋流沉砂池 上海石洞口污水处理厂 上海石洞口污水处理厂 工作流态： Pista360旋流沉砂池不同于其它旋流沉砂池，进水渠道改进成为 一条封闭的充满流倾斜进水渠，进水直接进入沉砂池底部，由于射 流的作用，在池内形成旋流，同时在中心轴向桨板的定速旋转驱动 下于中部形成一个向上的推动力，使水流在垂直面亦形成环流。在 垂面环流和射流的共同作用下，水流在沉砂池中以螺旋状前进，砂 粒在离心力作用下撞向池壁沿水流滑入池底。积于池底的砂粒由于 垂面环流的水平推动作用向池中心汇集跌入积砂斗，部分较轻的有 机物则在中部上升水流的作用下重新进入水中。水流在分选区内

9、回 转一周(360)后，进入与进水渠同流向但位于分选区上部的出水 渠道。去除的沉砂跌入砂斗盖板中心的开孔并存于砂斗内，为防止 砂粒板结，桨板驱动轴下端的叶片砂粒流化器不停搅动，砂粒便定 时由砂泵抽出池外。 PISTA沉砂池 池型特点： 1.倾斜的进水渠道取代了附壁效应坡，能更有效地保证已经在渠 道中沉底的砂粒直接滑入沉砂池底; 2.充满流进水促进了层流效果而可更好地消除紊流以保证分选区 内的沉砂效果; 3.由于水平隔板的存在，大大减小了出水对分选区下部积砂区的 影响，有效防止已沉下的砂又重新被带入出水之中; 4.该池型的进、出水沿360流线型布置，使得水流在分选区内部 进行了360回转，延长了

10、旋流流程，提高了除砂效果，同时也 使得沉砂池整体的布置更加顺畅、简洁，进、出水的水力条件 更好; 5.沉砂池可以更紧凑地对称布置、共用渠壁，节省了土建投资。 PISTA沉砂池池型特点 去除效率： Pista沉砂池水头损失小，对于小粒径的砂粒有较好的去除效果。根 据S&L公司提供的资料，Pista 360旋流沉砂池内部水头损失 68.6 Pa，而在峰值流量下，砂粒直径: d0.297 m m(50目)时，去除率95%； 0.211 mmd0.297 mm(5070目)时，去除率85%； 0.211 mmd0.149 mm(70100目)时，去除率65%； 对于0.11 mm(140目)直径砂粒的去除率可达73%(据美国WEF出版的 “Design of Municipal Wastewater Treatment Plants”)。 PISTA沉砂池除砂效率 P I S T A 沉 砂 池 设 计 选 型 PISTA沉砂池典型布置 PISTA沉砂池应用实例 上海白龙港污水处理厂 深圳盐田污水处理厂 其 它 旋