沉砂池在污水处理中的作用及设计指南

沉砂池在污水处理中的作用及设计指南

沉砂池是污水处理工艺中预处理单元的核心设施，其核心作用是去除污水中比重较大的无机砂粒（如砂、砾石、煤渣等），避免这类颗粒对后续处理系统造成危害，同时优化工艺运行效率。

一、 沉砂池在污水处理中的作用

1.保护后续机械设备:砂粒硬度大，若随污水进入水泵、刮泥机、曝气器等设备，会严重磨损叶轮、轴承等部件，缩短设备使用寿命，增加故障停机概率。沉砂池可提前截留砂粒，降低设备运维成本。

2.减轻后续工艺负荷:无机砂粒不参与生物反应，若进入曝气池、沉淀池等核心单元，会沉积在池底，占用有效容积，降低反应效率；同时会增加污泥量，加大污泥处理难度。去除砂粒后可显著减轻后续工艺的运行负荷。

3.改善污泥处理性能:污泥中的无机砂分会降低污泥的脱水性能，增加压滤机等设备的磨损。沉砂池去除砂粒后，污泥的有机质占比提升，脱水效率提高，污泥处置成本降低。

4.防止管道堵塞:砂粒在污水管道内长期沉积会缩小过流断面，甚至造成管道堵塞，影响污水输送的稳定性。沉砂池可有效减少砂粒进入后续管网的量。

二、 核心设计原则

1.靶向分离原则:设计目标需精准聚焦粒径≥0.2mm、密度≥2.65g/cm? 的无机砂粒，尽可能减少有机悬浮颗粒的沉降，避免有机污染物的无效损失。

2.水力条件控制原则:流速、水力停留时间是设计关键，需通过参数调控实现 “砂粒沉降、有机颗粒悬浮” 的分离效果。

3.抗冲击负荷原则:考虑进水流量、含砂量的波动，设计参数需预留 10%-20% 的调节余量，应对雨季等特殊工况下的砂粒骤增情况。

4.运维便捷原则:配套可靠的排砂、清洗装置，池体结构需便于检修，降低人工维护的强度和成本。

三、 常见类型及设计要点

1. 平流式沉砂池

它的池体为矩形结构，进水端设置闸板调节流量，出水端安装溢流堰保证水位稳定，池底设置 0.01-0.02 的坡度，坡向底部的砂斗方便砂粒汇集。关键设计参数需满足：水平流速控制在 0.15-0.3m/s；最大流量下的水力停留时间为 30-60s；有效水深 1-2m，池宽与水深的比值为 1-2；砂斗容积按储存 2 天的砂量计算，斗壁倾角不小于 55° 以利于排砂。这种沉砂池适用于大、中型污水处理厂，尤其适合进水含砂量高且水质相对稳定的场景。

2. 曝气沉砂池

池体同样为矩形，一侧布设曝气装置，另一侧设置导流墙引导水流形成旋流，池底对应位置设置砂斗。关键设计参数要求：最大流量下的水力停留时间为 1-3min；曝气强度控制在 0.1-0.2m? 空气 /(m??min)，或按 3-5m? 空气 /(m? 污水) 的标准配置；有效水深 2-4m，池长与池宽的比值为 5-10；池内溶解氧浓度需维持在 1-3mg/L。该类型适用于各类污水处理厂，特别适合需要去除砂粒表面附着有机物的场景，能提升砂粒与有机物的分离效果。

3. 旋流式沉砂池（钟式 / 比氏）

池体为圆形结构，污水通过切线方向进水，在池内形成强烈旋流，砂粒在离心力和重力的共同作用下沉入底部砂斗。关键设计参数需遵循：最大流量下的水力停留时间为 20-30s；切线进水速度为 0.6-0.9m/s；池体直径 2-6m，有效水深 1-2m；为强化旋流效果，回流比一般控制在 10%-20%。这种沉砂池占地紧凑，适用于中、小型污水处理厂，以及厂区用地紧张的项目。

四、 设计注意事项

1.工艺衔接要求:沉砂池的布设位置固定，必须在格栅之后、初沉池或曝气池之前，格栅先截留大颗粒杂质，避免其干扰砂粒的沉降过程。

2.排砂系统设计

平流式沉砂池可选择重力排砂，利用砂斗与排砂管的水位差实现排砂；也可配套螺旋输送机采用机械排砂。

曝气沉砂池和旋流式沉砂池需配套砂泵和砂水分离器，排砂频率根据进水含砂量调整，一般每日 1-2 次，防止砂斗堵塞。

3.防浮渣与防冻防腐

曝气沉砂池的出水端需设置浮渣挡板和收集装置，避免浮渣随水流进入后续工艺单元。

寒冷地区的沉砂池需设置保温层，比如加盖板、敷设保温棉；池体和相关设备需采用玻璃钢、不锈钢等防腐材料，延长使用寿命。

4.应急设计:需设置超越管，当沉砂池出现故障或检修时，污水可短期直接超越至后续工艺，避免全厂停机。