前言

在格栅去除了粗大的漂浮物之后，污水中仍潜伏着另一类“隐形杀手”——砂粒、砾石、煤渣等无机颗粒。这些物质虽小，但若任由其进入后续处理单元，会对水泵、管道造成严重磨损，在生化池和污泥系统中过量沉积，挤占有效容积，干扰甚至破坏处理过程。沉砂池，作为预处理阶段的第二道核心物理处理单元，其使命便是高效去除这些密度较大的无机颗粒，保证污水处理的“骨骼”健康。

一、 沉砂池是什么？有何作用？

沉砂池是一种利用重力沉降原理，在可控的水力条件下，去除污水中密度大于水、粒径大于0.2mm（通常）的无机颗粒（比重约为2.65）的构筑物或设备。

核心作用：

保护设备：防止砂粒磨损水泵叶轮、机械密封，堵塞管道和阀门。

保障工艺：避免砂粒在后续的初沉池、曝气池、厌氧消化池中沉积，减少池容损失，防止对曝气器、搅拌器造成破坏。

净化污泥：减少砂粒进入污泥处理系统（如脱水机），提高污泥有机质含量和脱水效率，降低设备磨损。

改善环境：去除的砂粒相对清洁，便于处置或利用。

二、 沉砂池的主要类型与工作原理

根据水流形态和除砂方式，沉砂池主要分为以下几类：

1. 平流式沉砂池

结构：一条加长的矩形渠道，末端设有贮砂斗。

工作原理：污水水平流过，通过控制水平流速（通常为0.15-0.3 m/s），使无机颗粒在流过池长的过程中沉降到底部，而有机悬浮物随水流走。这是一种典型的重力分离过程。

特点：构造简单，运行稳定，效果可靠。但沉砂中可能含较多有机物，易腐化，需配备刮砂机。

2. 曝气沉砂池

结构：矩形池，沿池壁一侧底部设置曝气装置（曝气管或曝气头）。

工作原理：通过曝气在池内产生横向旋流。在离心力和重力双重作用下，密度大的砂粒被甩向池壁并滑入砂斗，而密度较小的有机物则处于旋流中心，随水流带走。同时，曝气还能起到预曝气、去除部分油脂和改善水质的作用。

特点：沉砂有机物含量低（<10%），不易腐化，砂粒更纯净。但能耗高于平流式。

3. 旋流式沉砂池（钟式沉砂池）

结构：圆形或方形池体，中心为切向进水口，并配有旋转的桨叶或涡轮。

工作原理：污水沿切线进入，产生强烈的强制旋流。砂粒在离心力作用下被甩向池壁，沿池壁滑入底部砂斗。桨叶的旋转同时将可能沉底的有机渣滓提升起来，随水流走。

特点：占地面积小，除砂效率高，沉砂压实效果好，有机物分离彻底。是现代污水处理厂（尤其是占地受限时）的主流选择。

4. 竖流式沉砂池

结构：污水自下而上通过垂直的筒体，流速降低，砂粒沉降。

特点：应用较少，主要用于小流量或特殊场合。

三、 关键设备与辅助系统

沉砂池不仅是一个池体，更是一个包含多种设备的集成系统。

1. 核心除砂设备：

链斗式/刮板式刮砂机：常用于平流式沉砂池，将池底砂粒刮至集砂斗。

桥式吸砂机：同样用于平流式，通过泵吸方式将砂水混合物吸出。

螺旋砂水分离器：与旋流沉砂池配套，用于将砂斗排出的砂水混合物进行脱水分离，输出相对干燥的砂粒。

2. 配套设备：

砂泵/气提装置：用于将集砂斗中的砂水混合物提升至砂水分离器。

曝气系统（针对曝气沉砂池）：风机、曝气管/头。

驱动装置（针对旋流沉砂池）：驱动电机、减速机，用于驱动桨叶或涡轮。

控制系统：PLC控制，实现定时或间歇排砂运行。

四、 设计、选型与运行要点

设计核心参数：

表面负荷或水力停留时间：控制沉降效率。

水平流速（平流式）：关键参数，需精确控制以保证只有砂粒沉降。

旋流速度（旋流式）：决定离心分离效果。

曝气强度（曝气沉砂池）：通常为0.1-0.3 m³/(m·min)空气/每米池长。

选型考虑因素：

处理规模与水质：水量变化范围、含砂量特性。

占地面积：旋流式最省地，平流式最长。

沉砂有机物含量要求：要求低则选曝气或旋流式。

运行能耗：曝气沉砂池能耗较高。

自动化程度：旋流式通常集成度高，自动化运行方便。

运行控制与维护：

排砂操作：必须间歇运行，通常每天1-4次，每次几分钟。连续排砂会带走大量有机物和水分。可采用时序控制或根据砂斗中砂位自动控制。

关键维护：检查刮砂机、螺旋分离器的磨损情况；清理可能缠绕的纤维；保证曝气系统畅通；定期清理砂斗。

常见问题：

沉砂含有机质高：排砂过于频繁或停留时间不足，需调整排砂周期。

除砂效率低：进水流量远超设计值，或旋流/曝气强度不足。

设备卡阻：大块异物（如通过格栅的柔性杂物）进入，需检查前级格栅。

五、 砂粒的处理与处置

沉砂池分离出的砂粒（通常含水率约60%），经过砂水分离器后，可外运进行：

卫生填埋

作为建筑材料（如路基填土）的辅助材料

进行清洗后资源化利用

六、 结论

沉砂池是连接格栅与主体处理工艺之间的关键“净化器”。随着技术进步，高效、紧凑、智能的旋流式沉砂池及其一体化砂水分离系统已成为主流趋势。它不仅能高效去除砂粒，更能产出清洁的沉砂，大大减轻了后续处理的负担。

格栅与沉砂池共同构成了污水预处理系统的“钢铁防线”，一个去“浮”，一个沉“重”，为整个污水处理流程的长期稳定运行奠定了坚实的物理基础。

下一篇预告：《污水处理系列文章：设备介绍——初次沉淀池》。我们将探讨在物理处理阶段的最后一步，如何通过重力沉降大规模去除污水中更细小的悬浮固体（SS）和部分有机污染物，为生物处理单元“减负”。