某污水廠曝氣沉砂系統技術改造實踐

關永年，李立新

(蘇州工業園區清源華衍水務有限公司，江蘇蘇州 215021)

1 現狀分析

2009年4月投入運行的某污水處理廠設計處理能力為15×104m3/d。污水處理廠同步設計一組15×104m3/d的曝氣沉砂池，曝氣沉砂池分兩格，單格尺寸為24 m×4.2 m，有效水深為3 m，峰值時設計水力停留時間為5 min，設計流速為0.07 m/s，設計處理每立方污水曝氣量為0.2 m3空氣。

投運初期，通過控制水流速度、沉砂時間和調節曝氣量，可以達到穩定的除砂效果[1-2]。然而，近年來，隨著服務區域內環境綜合整治，推行污水管網的低水位運行，進入污水處理廠的污水中有機物、無機物含量也因此發生了較大的變化，廠內曝氣沉砂系統運行一直不太理想, 頻繁出現排砂泵故障和排砂管道堵塞問題，對生產造成了一定的影響[1,3-4]，主要有以下幾個問題。

(1)設備故障率增高，影響污水廠的正常運行。

a. 初沉池排泥泵、二沉池剩余泥泵的葉輪及脫水機進泥螺桿泵的轉子磨損大，堵塞頻繁，嚴重影響污泥系統的正常運行。

b. 生物反應池攪拌器、混合液回流泵、污泥回流泵等葉輪磨損速度相較運行初期明顯加大[3]。

(2)曝氣池內無機物含量增加，降低了有效容積。

由于曝氣沉砂池除砂效果不理想，部分無機物隨水流進入生物反應池，MLVSS/MLSS比值下降，影響處理效果[5]。

(3)初沉池、曝氣池、二沉池表面垃圾增多，嚴重影響觀感。

2 改造方案

針對吸砂泵故障率高、輸砂管道堵塞、纖維狀漂浮物多等運行生產中存在的問題，污水處理廠提出了以下改造方案[1,2,6-7]。

(1)格柵改造

曝氣沉砂池前端，在現有的粗格柵(20 mm)+中格柵(6 mm)兩柵配置基礎上增加一道細格柵，即格柵配置按照粗格柵(20 mm)+中格柵(6 mm)+細格柵(3 mm)三柵配置，降低后續工藝負荷，提高格柵系統處理能力，實現格柵改造。

(2)排砂方式升級

將傳統曝氣沉砂池的頂部抽砂方式升級改造為高效底部排砂。通過重新設置底部排砂管，由PLC控制電磁閥和吸砂泵進行依次排砂；同時，設置反沖洗裝置，利用廠內中水，通過 PLC控制進行自動反沖洗。本文重點介紹曝氣沉砂池改造[2]。

改造前的曝氣沉砂池(圖1)由于吸砂泵故障率高及輸砂管道堵塞，易造成除砂系統無法正常運行。因此，對排砂方式進行了改造，改造后的曝氣沉砂池(圖2)實現了池內底部吸砂的排砂方式升級，增加了反沖洗裝置，排砂管同時進行改造(圖3)，防止管道堵塞。

圖1 改造前的曝氣沉砂池Fig.1 Aerated Grit Chamber before Reconstruction

圖2 曝氣沉砂池改造設計Fig.2 Design of Reconstruction of Aerated Grit Chamber

圖3 曝氣沉砂池排砂管改造示意圖Fig.3 Sketch Map of Reconstruction of Sand Drain Pipe in Aerated Grit Chamber

改造原理：系統除砂時，吸砂泵正轉，PLC控制，依次打開排砂管上的各個電磁閥，將沉于積砂槽的砂子通過每根排砂管依次吸出，并輸送到砂水分離器進行分離，砂子外運，污水進系統處理；反沖洗時，輸砂泵反轉， PLC控制，打開反沖洗水電磁閥，依次打開各排砂管的電磁閥，對各管道進行反沖洗，降低管道負荷，防止堵塞。

本設計輸砂泵選擇轉子泵，靈活進行正轉排砂和反轉反洗，同時轉子泵相較于其他類型泵具有耐磨損、使用壽命長、故障率低的特點；每根排砂管的排砂時間、排砂間隔以及反沖洗時間、反沖洗間隔，通過PLC設定，根據生產的實際需要及時調整[5]。

3 改造效果

改造后的曝氣沉砂池排砂系統運行良好。格柵改造后，工藝前端增加了3 mm的細格柵，細小顆粒和纖維狀漂浮物大量的去除，吸砂泵的故障率大幅度下降。轉子泵及電磁閥安裝在曝氣沉沙池外部，保養維護方便；排砂管道基本實現零堵塞，通過反沖洗可以進一步滿足系統的低負荷運行。沉砂系統的正常運行，也大大地改善了初沉池、曝氣池、二沉池表面的觀感，有效地降低了污泥處理等系統的設備故障率。

4 結語

污水管網的低水位運行，對污水廠除砂系統的運行增加了難度，通過對某污水處理廠曝氣沉砂池輸砂系統的改造實踐，降低了輸砂泵的故障率，減少并避免了管道堵塞現象，為污水處理廠的安全運行提供了保障。