·15·给水排水Vol.23No.101997曝气沉砂池的设计计算唐建国林洁梅[提要]本文主要介绍了曝气沉砂池的特点、设计参数的意义和取值范围,对曝气沉砂池的设计具有一定的参考作用。[关键词]曝气沉砂池表面负荷停留时间供气量设计计算一、前言沉砂池是城市污水处理厂不可缺少的处理工序,沉砂池去除的所谓砂子主要包括杂粒、石子、煤渣或其它一些重的固体构成的渣滓,其密度和沉降速度远大于污水中易于腐烂的有机物,其中杂粒还包括蛋壳、骨屑、种子以及废弃食品之类的有机物。和其它形式的沉砂池相比,曝气沉砂池的特点是:一,可通过曝气来实现对水流的调节,而其它沉砂池池内流速是通过结构尺寸确定的,在实际运行中几乎不能进行调解;二,通过曝气可以有助于有机物和砂子的分离。如果沉砂的最终处置是填埋或者再利用(制作建筑材料),则要求得到较干净的沉砂,此时采用曝气沉砂池较好,而且最好在曝气沉砂池后同时设置沉砂分选设备。通过分选一方面可减少有机物产生的气味,另一方面有助于沉砂的脱水。二、曝气沉砂池中的水流及颗粒轨迹特点通过在曝气沉砂池内一侧鼓入空气,会使水流产生垂直于水平轴的竖向流,其与在沉砂池内的水平流叠加产生螺旋流,如图1所示。这种螺旋流一方面使有机物和砂子得到分离,另一方面将沉入池底的砂子冲入集砂槽内。砂子等颗粒物质在曝气沉砂池内由于受不同水流的影响,不同颗粒运动情况也不相同。在具有高旋流速度的区域,如水面处,小颗粒受水流的影响比大颗粒大,所以小颗粒物质比大颗粒物质更快到达池边(如图2中a点轨迹①)。在池边由于水平流速较小,所以颗粒水平运动的距离较短,较大的颗粒会较快地沉入池底(如图2中a点轨迹③)。在池横断面的中部(如图2中b点),由于具有较高的水平流速,而旋流速度较小,所以颗粒沿水平方向运动的距离比沿横断面方向运动的距离大。颗粒在重力的作用下沉到池底,沿着沉淀路线,水平流速逐步减小,旋流速度逐步增大。在这一区域较小的颗粒受旋流的影响较大,所以在横断面方向运动比较大颗粒运动距离大(如图2中b点轨迹①和③)。三、曝气沉砂池的沉砂效率对于所有沉砂池而言,沉砂效率首先取决于水力停留时间。表1是曝气沉砂池对不同颗粒粒径砂子的截流情况。从表1中可以看出粒径为011～012mm颗粒的截流效率是达不到100%的,012mm颗粒的截流效率为85%,而011mm颗粒的截留效率仅为50%。实际运行图1曝气沉砂池螺旋形流态图2颗粒轨迹情况图·16·给水排水Vol123No.101997图3砂子(ρ=2165g/cm3)粒径与沉速的关系图分离效率(%)允许表面水力负荷和砂子的分离效率的关系表210090850112531606112719201160517691361118801200101817128211240125019180291523610001315311684412852192d(mm)qA(m3/m2·h))图4曝气沉砂池可沉砂量与水力停留时间关系图时,沉砂池的沉砂效率可以通过测定初次沉淀池污泥中砂子的含量来确定。如果沉砂效率不高时,应根据实际情况调整运行参数来提高沉砂效率。四、曝气沉砂池的设计计算沉砂池一般按去除粒径为012mm以上、密度为2165g/cm3的砂子和无机物质设计,不同粒径砂子的沉速(与水温有关)情况详见图3。曝气沉砂池的主要设计参数是允许表面水力负荷(由于在实际情况中存在有水流的紊动,所以实际采用的允许表面水力负荷qA低于理想情况下的沉速,允许表现水力负荷与沉砂池表面积之间的关系详见公式(1))、水力停留时间、供气量、旋流速度。qA=Q/A(1)式中A———沉砂池表面积(m2);Q———进水水量(m3/h);qA———允许表面水力负荷(m3/(m2·h))。允许表面水力负荷与不同粒径砂子的分离效率情况如表2所示,水力停留时间在最大流量时一般应大于1～3min(如果设有除渣池时水力停留时间应大于5min),德国有资料要求在最大流量时应大于10min,除砂要求较高时应大于20min,要求较低时应大于5min。图4是水力停留时间和砂子去除率的关系图。曝气沉砂池与其它沉砂池相比优点之一就是污水中的有机物和无机物可以得到较好的分离。一般供气量越大,这种分离效果越好;但是供气量过大,会影响曝气沉砂池的沉砂效果,特别是对细颗粒砂子的截流效果。按我国规范规定气水流量比一般为011～012;国外对此规定也不尽相同,表3是各国对供气量的规定情况一览表。德国有人通过对30...
