城市污水沉砂池设计及运行维护案例

城市污水沉砂池设计及运行维护案例一、引言城市污水处理系统中，沉砂池作为预处理核心单元，承担着去除污水中无机砂粒、煤渣等重质颗粒物的关键任务。这些颗粒物若进入后续生物处理或污泥处理单元，会加剧设备磨损、堵塞管道，甚至抑制微生物活性，直接降低处理效率。因此，沉砂池的科学设计与精细化运维，是保障污水处理厂稳定运行的重要前提。本文结合某城市污水处理厂改造工程案例，从设计要点、运行维护策略等维度展开分析，为同类项目提供实践参考。二、沉砂池设计核心要点（一）工艺选型与参数把控沉砂池工艺需结合进水水质、水量波动及后续工艺需求综合确定。常见类型包括平流沉砂池（结构简单、造价低，适用于砂粒粒径大、水量稳定场景）、旋流沉砂池（占地小、分离效率高，适配中小规模污水厂）、曝气沉砂池（通过曝气旋流强化砂粒与有机物分离，兼具预曝气功能，适用于对砂粒分离精度要求较高的场景）。以曝气沉砂池为例，设计参数需重点把控：水力停留时间：通常取2~3分钟（过长易导致有机物沉淀，过短则砂粒分离不充分）；水平流速：控制在0.15~0.3m/s（确保砂粒沉降的同时，悬浮有机物随水流排出）；有效水深：结合池体容积与占地条件，一般为2~3m（需满足旋流或平流的流态要求）；曝气量：曝气沉砂池的曝气量通常为0.2~0.5m³/(m²·h)（需均匀分布以形成稳定旋流，同时避免过度曝气导致砂粒悬浮）。（二）结构设计细节沉砂池结构需兼顾水力条件与排砂效率，典型结构包括进水区、沉淀区、出水区及排砂系统：进水区：设置整流装置（如穿孔墙、导流板），消除进水动能，避免短流或紊流干扰砂粒沉降；沉淀区：池型宜采用矩形或圆形，内壁需光滑（减少积砂），底部设集砂斗（坡度≥0.06），便于砂粒集中；出水区：采用溢流堰或出水槽，保证出水均匀，同时设浮渣挡板防止浮渣随水流出；排砂系统：根据砂量选择重力排砂（依靠砂斗坡度，适用于砂量小、含水率低的场景）或机械排砂（如螺旋泵、空气提升器，适用于砂量较大的场景），需结合砂的含水率与粒径优化选型，避免堵塞。三、工程案例：某城市污水处理厂沉砂池改造（一）项目背景某城市污水处理厂服务人口约30万，原处理规模为3万m³/d，因城市扩张需扩建至5万m³/d。原平流沉砂池存在砂粒分离不彻底（砂中有机物含量超15%）、排砂管频繁堵塞等问题，导致后续格栅、泵组磨损加剧，需同步改造沉砂池系统。（二）设计优化方案1.工艺选型：采用曝气沉砂池，利用曝气旋流强化砂粒与有机物分离，同时预曝气改善污水可生化性。2.参数设计：水力停留时间：2.5分钟；水平流速：0.2m/s；有效水深：2.8m；曝气量：0.35m³/(m²·h)（采用微孔曝气器均匀布气，避免局部紊流）。3.结构改进：进水区增设“迷宫式”导流板，消除水流紊动，使砂粒均匀分布；池体底部设4个集砂斗（坡度0.08），采用螺旋泵排砂系统（砂水混合物直接输送至砂水分离器，避免中间环节堵塞）；出水区采用锯齿形溢流堰，配浮渣挡板（防止浮渣外溢，降低后续处理负荷）。（三）施工关键措施池体防渗：采用C30防水混凝土，内涂水泥基渗透结晶型防水涂料（避免地下水渗入或污水渗漏，延长池体寿命）；曝气系统安装：严格控制曝气器间距（±5mm），确保曝气均匀（间距偏差过大会导致旋流强度不均，影响分离效果）；排砂泵预埋：泵坑位置与集砂斗中心对齐，预埋管坡度≥0.05（防止砂粒沉积，降低堵塞风险）。四、运行维护策略与实践（一）日常运行监控流量与流速：通过进水流量计与池内液位计，实时调整配水闸门，维持设计流速（流速波动超±20%时，需排查管网进水或设备故障）；曝气强度：监测沉砂池出口溶解氧（DO）浓度（宜为1~2mg/L），DO过低时清理曝气器堵塞，DO过高时适当降低曝气量；砂量分析：每日记录排砂量与砂含水率（砂含水率＞60%或砂量骤增时，需排查进水含砂来源，如管网破损、雨季冲刷）。（二）设备维护要点刮砂/排砂设备：每周检查螺旋泵叶片磨损、减速机润滑（叶片磨损超10%时及时更换，避免砂粒残留），每月清理泵腔积砂；曝气系统：每季度检测曝气器膜片完整性（膜片破损率超5%时批量更换），清理空气管道内的铁锈、杂质；池体清理：每半年放空沉砂池，人工清理池壁积泥与死角积砂（积泥厚度超20cm时，需缩短清理周期），检查池底坡度是否达标。（三）异常问题处置1.砂粒分离不彻底：若砂中有机物含量＞20%，可适当提高曝气量（≤0.5m³/(m²·h)）或延长停留时间（≤3.5分钟），强化旋流分离效果；2.排砂管堵塞：关闭排砂泵后，用高压水冲洗管道（压力≥0.6MPa），检查砂水分离器筛网是否破损（筛网破损时及时更换，防止大颗粒砂粒进入管道）；3.池体积泥：若沉淀区积泥厚度＞20cm，需降低进水流量，加大曝气量（利用旋流扰动使泥砂重新分离），或短期放空清理。五、结语城市污水沉砂池的设计需立足实际水质、水量特征，合理选择工艺与参数，优化结构细节以保障分离效率；运行维护则需建立“参数监控-设备保养-问题预判”的闭环管理体系。本文案例表明，通过曝气沉砂池改造与精细化运维，可将砂中有机物含量降至8%以下，设备