关永年，李立新

(苏州工业园区清源华衍水务有限公司，江苏苏州 215021)

1 现状分析

2009年4月投入运行的某污水处理厂设计处理能力为15×104m3/d。污水处理厂同步设计一组15×104m3/d的曝气沉砂池，曝气沉砂池分两格，单格尺寸为24 m×4.2 m，有效水深为3 m，峰值时设计水力停留时间为5 min，设计流速为0.07 m/s，设计处理每立方污水曝气量为0.2 m3空气。

投运初期，通过控制水流速度、沉砂时间和调节曝气量，可以达到稳定的除砂效果[1-2]。然而，近年来，随着服务区域内环境综合整治，推行污水管网的低水位运行，进入污水处理厂的污水中有机物、无机物含量也因此发生了较大的变化，厂内曝气沉砂系统运行一直不太理想, 频繁出现排砂泵故障和排砂管道堵塞问题，对生产造成了一定的影响[1,3-4]，主要有以下几个问题。

(1)设备故障率增高，影响污水厂的正常运行。

a. 初沉池排泥泵、二沉池剩余泥泵的叶轮及脱水机进泥螺杆泵的转子磨损大，堵塞频繁，严重影响污泥系统的正常运行。

b. 生物反应池搅拌器、混合液回流泵、污泥回流泵等叶轮磨损速度相较运行初期明显加大[3]。

(2)曝气池内无机物含量增加，降低了有效容积。

由于曝气沉砂池除砂效果不理想，部分无机物随水流进入生物反应池，MLVSS/MLSS比值下降，影响处理效果[5]。

(3)初沉池、曝气池、二沉池表面垃圾增多，严重影响观感。

2 改造方案

针对吸砂泵故障率高、输砂管道堵塞、纤维状漂浮物多等运行生产中存在的问题，污水处理厂提出了以下改造方案[1,2,6-7]。

(1)格栅改造

曝气沉砂池前端，在现有的粗格栅(20 mm)+中格栅(6 mm)两栅配置基础上增加一道细格栅，即格栅配置按照粗格栅(20 mm)+中格栅(6 mm)+细格栅(3 mm)三栅配置，降低后续工艺负荷，提高格栅系统处理能力，实现格栅改造。

(2)排砂方式升级

将传统曝气沉砂池的顶部抽砂方式升级改造为高效底部排砂。通过重新设置底部排砂管，由PLC控制电磁阀和吸砂泵进行依次排砂；同时，设置反冲洗装置，利用厂内中水，通过 PLC控制进行自动反冲洗。本文重点介绍曝气沉砂池改造[2]。

改造前的曝气沉砂池(图1)由于吸砂泵故障率高及输砂管道堵塞，易造成除砂系统无法正常运行。因此，对排砂方式进行了改造，改造后的曝气沉砂池(图2)实现了池内底部吸砂的排砂方式升级，增加了反冲洗装置，排砂管同时进行改造(图3)，防止管道堵塞。

图1 改造前的曝气沉砂池Fig.1 Aerated Grit Chamber before Reconstruction

图2 曝气沉砂池改造设计Fig.2 Design of Reconstruction of Aerated Grit Chamber

图3 曝气沉砂池排砂管改造示意图Fig.3 Sketch Map of Reconstruction of Sand Drain Pipe in Aerated Grit Chamber

改造原理：系统除砂时，吸砂泵正转，PLC控制，依次打开排砂管上的各个电磁阀，将沉于积砂槽的砂子通过每根排砂管依次吸出，并输送到砂水分离器进行分离，砂子外运，污水进系统处理；反冲洗时，输砂泵反转， PLC控制，打开反冲洗水电磁阀，依次打开各排砂管的电磁阀，对各管道进行反冲洗，降低管道负荷，防止堵塞。

本设计输砂泵选择转子泵，灵活进行正转排砂和反转反洗，同时转子泵相较于其他类型泵具有耐磨损、使用寿命长、故障率低的特点；每根排砂管的排砂时间、排砂间隔以及反冲洗时间、反冲洗间隔，通过PLC设定，根据生产的实际需要及时调整[5]。

3 改造效果

改造后的曝气沉砂池排砂系统运行良好。格栅改造后，工艺前端增加了3 mm的细格栅，细小颗粒和纤维状漂浮物大量的去除，吸砂泵的故障率大幅度下降。转子泵及电磁阀安装在曝气沉沙池外部，保养维护方便；排砂管道基本实现零堵塞，通过反冲洗可以进一步满足系统的低负荷运行。沉砂系统的正常运行，也大大地改善了初沉池、曝气池、二沉池表面的观感，有效地降低了污泥处理等系统的设备故障率。

4 结语

污水管网的低水位运行，对污水厂除砂系统的运行增加了难度，通过对某污水处理厂曝气沉砂池输砂系统的改造实践，降低了输砂泵的故障率，减少并避免了管道堵塞现象，为污水处理厂的安全运行提供了保障。