2.4　城市污水的一級(jí)處理

2.4.1　格柵

格柵是由一組或多組平行的金屬柵條與框架組成，安裝在進(jìn)水渠道或進(jìn)水泵站集水井進(jìn)口處，用以攔截污水中較粗大的懸浮物或漂浮雜質(zhì)，以減輕后續(xù)處理設(shè)施的處理負(fù)荷，并保證其正常運(yùn)行。被攔截的物質(zhì)稱為柵渣，主要是一些木屑、碎皮、纖維、毛發(fā)、蔬菜等。

按柵條平面形狀，可分為平面格柵和曲面格柵2種；按柵條間距，可分為粗格柵、中格柵和細(xì)格柵3種；按清渣方法可分為人工清渣格柵和機(jī)械格柵2類(lèi)。

平面格柵由柵條和金屬框架組成，柵條可布置在框架的外側(cè)，如圖2.2中的A型，適用于機(jī)械或人工清渣；柵條也可布置在框架的內(nèi)側(cè)，如圖2.2中B型，一般采用人工清渣，柵條頂部有起吊架，清渣時(shí)可將格柵吊起。平面格柵的框架采用型鋼焊接，柵條用A3鋼制作。

平面格柵的基本參數(shù)有寬度、長(zhǎng)度、柵條間距等，其型號(hào)表示方法為PGA－B×LE，其中，PGA為平面格柵A型；B為格柵寬度，mm；L為格柵長(zhǎng)度，mm；E為柵條間距，mm。

如，PGA－800×1000－20，表示寬度800mm、長(zhǎng)度1000mm、柵條間距20mm的A型平面格柵。

曲面格柵分為固定式曲面格柵和旋轉(zhuǎn)式鼓筒曲面格柵2種。如圖2.3（a）所示的固定曲面格柵槳板靠渠道內(nèi)的水流速度推動(dòng)進(jìn)行除渣；圖2.3（b）中的旋轉(zhuǎn)式鼓筒曲面格柵，污水在由鼓筒內(nèi)流向鼓筒外的過(guò)程中，柵渣被截留，并由沖洗水管沖入帶網(wǎng)眼的渣槽而排走。

柵條的凈間距，粗格柵為50～100mm，中格柵為10～40mm，細(xì)格柵為3～10mm。新建污水處理廠一般采用泵前、泵后設(shè)粗、中2道格柵，甚至粗、中、細(xì)3道格柵。

柵條間距取決于所用水泵型號(hào)，當(dāng)采用PWA型水泵時(shí)，格柵的柵條間距及所截留的柵渣量可按表2.1選用。

城市污水處理廠處理系統(tǒng)前端的格柵柵條間距一般采用16～25mm，最大不超過(guò)40mm。所截留的柵渣量與污水管渠系統(tǒng)類(lèi)型、污水流量以及柵條間距等因素有關(guān)。一般可參考下列經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：當(dāng)柵條間距為16～25mm時(shí)，柵渣截流量為0.10～0.05m3／103m3污水；當(dāng)柵條間距為49mm左右時(shí)，柵渣截流量為0.03～0.01m3／103m3污水。

根據(jù)柵渣量的多少，可選擇不同的清渣方式。對(duì)于中小型城市污水處理廠或柵渣截流量小于0.2m3／d的大型城市污水處理廠，一般采用人工清渣；大型城市污水處理廠或泵站前的大型格柵柵渣量大于0.2m3／d時(shí)，為了減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度一般采用機(jī)械清渣。

采用人工清渣的格柵是由直鋼條制成，一般與水平面成45°或60°傾角安放，如圖2.4所示。傾角越大，占地越少，但清渣就越費(fèi)力。為避免頻繁清渣，人工清渣格柵的設(shè)計(jì)面積應(yīng)采用較大的安全系數(shù)，一般不小于進(jìn)水管渠有效面積的2倍。

機(jī)械格柵的傾斜角度比人工格柵的大，通常采用60°～70°，有時(shí)甚至可采用90°。機(jī)械格柵的過(guò)水?dāng)嗝娣e不應(yīng)小于進(jìn)水管渠有效面積的1.2倍。我國(guó)目前常用的機(jī)械格柵有鏈條式機(jī)械格柵（又稱履帶式）、移動(dòng)式伸縮臂機(jī)械格柵、圓周回轉(zhuǎn)式機(jī)械格柵和鋼絲繩牽引式機(jī)械格柵（又稱抓斗式）等。如圖2.5所示，鏈條式機(jī)械格柵的齒耙固定在格柵鏈條上并伸入鏈條縫隙間，設(shè)有水下導(dǎo)向滑輪，格柵鏈帶作回轉(zhuǎn)循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。這種格柵構(gòu)造簡(jiǎn)單，占地面積小，適用于深度不大的中小型格柵，主要清除長(zhǎng)纖維和帶狀物等雜質(zhì)；鋼絲繩牽引式機(jī)械格柵齒耙裝置包括驅(qū)動(dòng)和導(dǎo)向部分，用鋼絲繩傳動(dòng)，齒耙沿著鋼導(dǎo)軌作上下運(yùn)動(dòng)。這種格柵又有固定式和移動(dòng)式2種，固定式適用于中小型格柵，深度范圍較大。移動(dòng)式適用于寬大格柵。須注意的是，鋼絲繩干濕交替，宜用不銹鋼鋼絲繩。

2.4.2　沉沙池

在城市污水處理廠中，沉沙池一般設(shè)置在泵站、倒虹管或初次沉淀池前，其主要作用是去除污水中比重較大的無(wú)機(jī)砂粒，如泥沙、煤渣等，以減輕這些雜質(zhì)對(duì)后續(xù)的泵葉輪、機(jī)械、管道的磨損，減輕沉淀池負(fù)荷，改善污泥處理?xiàng)l件，保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。

城市污水處理廠的沉沙池座數(shù)或分格數(shù)一般不少于2個(gè)，且并聯(lián)運(yùn)行。沉沙池有平流式沉沙池、曝氣沉沙池、旋流沉沙池、多爾沉沙池等型式。

1.平流式沉沙池

平流式沉沙池是最常用的一種型式，其構(gòu)造組成包括入流渠、出流渠、閘板、水流部分、沉沙斗和排沙管等。如圖2.6所示，池的上部，可以認(rèn)為是一個(gè)加寬了的明渠，兩端設(shè)有閘板，以控制水流。池底部設(shè)有儲(chǔ)沙斗，下接排沙管，通過(guò)儲(chǔ)沙斗的閘閥進(jìn)行排沙。

平流沉沙池的排沙可采用重力排沙和機(jī)械排沙兩種方式。

圖2.7為重力排沙方式，沙斗下部加有底閥，排沙管直徑200mm。

機(jī)械排沙有泵吸式排沙、鏈板刮沙法、抓斗排沙法等。圖2.8為單口泵吸式排沙機(jī)，在行走架上裝有沙泵、真空泵、吸沙管、旋流分離器等。行架沿池長(zhǎng)方向行走的過(guò)程中排沙，經(jīng)旋流分離器分離的水又回流到沉沙池。一般大、中型污水處理廠都采用機(jī)械排沙法。

2.曝氣沉沙池

曝氣沉沙池為一矩形渠道，在渠道側(cè)壁整個(gè)長(zhǎng)度方向上，距池底約0.6～0.9m處設(shè)有曝氣裝置，池底有0.1～0.5的坡度坡向沉沙斗。

曝氣，就是將壓縮空氣通過(guò)空氣管道和空氣擴(kuò)散裝置強(qiáng)制溶入水中。其主要目的是利用上升水流攪動(dòng)水，使其做漩流運(yùn)動(dòng)，以增加水流對(duì)顆粒的剪切力和無(wú)機(jī)沙粒之間的相互碰撞機(jī)會(huì)，可使附著在無(wú)機(jī)沙粒上的有機(jī)顆粒被淘洗下來(lái)。同時(shí)，漩流產(chǎn)生的離心力可將密度較大的無(wú)機(jī)沙粒甩向外圈而下沉，而密度較小的有機(jī)顆粒在池中保持懸浮狀態(tài)，隨水進(jìn)入后續(xù)處理構(gòu)筑物。

曝氣沉沙池有預(yù)曝氣、除泡脫臭等作用。對(duì)后續(xù)的沉淀、曝氣等工藝的正常運(yùn)行提供了有利條件。沉沙中有機(jī)物含量低于5%，長(zhǎng)期擱置也不會(huì)腐化，因此，有利于沉沙的干燥與脫水。

3.旋流沉沙池

旋流沉沙池利用水力旋流原理除沙，多為圓形，應(yīng)用較多的是鐘式沉沙池（圖2.9）和佩斯塔沉沙池（圖2.10）。

污水從圓形旋流沉沙池的切線方向進(jìn)入，進(jìn)水渠道末端設(shè)有跌水堰，可以使沉積在渠道底部的沙粒滑入沉沙池。池內(nèi)安裝的可調(diào)速槳板，可使水流保持螺旋形環(huán)流。運(yùn)行過(guò)程中，在離心力作用下，比重較大的沙粒由靠近池中心的環(huán)形孔口落入沉沙斗，水和較輕的有機(jī)物被引向出水渠。

旋流沉沙池占地面積較小，適用于中小型城市污水處理廠。

4.多爾沉沙池

多爾沉沙池多為上方下圓組合形，一般采用穿孔墻進(jìn)水，固定堰出水方式，如圖2.11所示。

多爾沉沙池是通過(guò)減小池內(nèi)水流速度來(lái)沉淀顆粒的，沉淀過(guò)程中，利用復(fù)耙提升坡道式篩分機(jī)分離沉沙中的有機(jī)顆粒，分離出來(lái)的污泥和有機(jī)物再通過(guò)回流裝置回流至沉沙池中，這樣可保證分離出的砂粒純凈，砂粒中有機(jī)物含量一般僅為10%左右，含水率也比較低。

2.4.3　初沉池

城市污水處理中的沉淀理論與城市給水處理相同，但其沉淀池構(gòu)造與型式除采用平流式和斜流式外，更常用的是輻流式和豎流式。一般污水一級(jí)處理的初沉池多采用平流式或輻流式沉淀池，二級(jí)處理中的二沉池一般為輻流式或斜流式；小型城市污水處理廠和工業(yè)廢水處理站中的二沉池多采用豎流式。

初沉池主要去除的是生化處理前污水中所含的比重較大的有機(jī)可沉固體；而二沉池的作用主要是對(duì)曝氣池混合液進(jìn)行泥水分離，完成BOD、COD的徹底去除。

1.輻流式沉淀池

輻流式沉淀池是一種大型沉淀池，池型多為圓形，小型池有時(shí)采用正方形或多角形。池徑可達(dá)100m，池中心水深2.5～5.0m，池周水深一般為1.5～3.0m。有中心進(jìn)水、周邊出水和周邊進(jìn)水、中心出水兩種型式，如圖2.12所示。

輻流式沉淀池池底坡度一般為0.05，采用機(jī)械排泥。當(dāng)池徑小于20m時(shí)，采用中心傳動(dòng)式刮泥機(jī)和吸泥機(jī)；池徑大于20m時(shí)，采用周邊傳動(dòng)式刮泥機(jī)和吸泥機(jī)。為使布水均勻，進(jìn)水管處設(shè)穿孔擋板，出水堰采用鋸齒堰，堰前設(shè)擋板以攔截浮渣。

2.豎流式沉淀池

豎流式沉淀池多為圓形，也有方形或多角形的。池徑或邊長(zhǎng)通常為4～7m，一般不大于10m。沉淀區(qū)呈柱體，污泥斗為截頭倒錐體。如圖2.13所示，污水由中心管進(jìn)入，自上而下流出經(jīng)反射板折向上升，澄清水由池四周的鋸齒堰溢入出水槽。若池徑大于7m，為減小出水堰負(fù)荷可增加輻射向的出水槽。出水槽前設(shè)擋板以隔除浮渣。污泥斗傾角為45°～60°，靜水壓力排泥，排泥管直徑一般為200mm。為保證沉淀池水流自下而上的垂直流動(dòng)，池子的深、寬（徑）比不大于3，通常取2。