砂是什么
砂是进水中密度大、基本为无机物、且不会分解的那部分：沙子、砾石、煤渣、玻璃、蛋壳、种子以及较重的食物残渣。判定它是不是「砂」，看的是沉降速度而不是粒径：它比同样粒径的有机颗粒沉得快得多，而这个差异正是工艺所利用的。常被引用的设计指标是去除粒径约 0.2 mm 以上、比重接近 2.65 的颗粒；这应当当作起步方法而不是技术规格来读，因为真实管道里的粒径分布依现场而定。
除砂与格栅拦截不是同一项任务。格栅按尺寸拦下大的、漂浮的、易缠绕的东西——破布、湿巾、木棍。除砂则按沉降速度去除密度大的细小颗粒。格栅与微滤页讨论前一项任务，本文讨论后一项。
一台设备会遇到多少砂，无法从全国性数字里读出来。只接住宅的分流制管道产生的砂，只是撒砂除冰的城市里合流制管道的一小部分，而上游施工还会让它再翻几倍。实操上的答案是实测：记录一整年里每处理单位水量所清出的砂量，并按偏高的那个数值来选清砂设备。
污水处理中的除砂为什么排在前面
没有沉砂池，设备也能运行多年并保持出水达标。但除砂仍然被放在最前面，因为设备无法避免的是：不在别处为这些砂付钱。代价出现在五个地方。
- 水泵。砂具有磨蚀性：它磨损叶轮、泵壳和机械密封，缩短承担全部流量的那些水泵的检修间隔。
- 池体与渠道。流速下降的地方砂就会沉积：渠道转弯处、曝气池底部、池子的角落。它占据的容积是已经付了钱、却无法使用的处理容积；日后清理意味着要把池子停下来。
- 污泥管道与消化池容积。砂随污泥一起走，在消化池里越积越多，直到必须清池，而清池既贵又要停机。
- 脱水设备。滤布、螺旋和滤带都受不了沙子，而其失效形式是磨损，不会提前报警。
- 处置。清出来的砂仍然要搬运和处置；而主要成分是有机物和水的砂，是你要付两次运费的那部分容积。
最后一点正是除砂之后必须配洗涤或分级的原因：一个发臭、一半是有机物的砂斗，等于把自身重量好几倍的有机物料装进了垃圾箱。
污水处理厂的沉砂池设在哪里
污水处理厂的沉砂池属于进水段，它的位置由两件事决定：必须在它所保护的设备之前；以及在水流仍有足够能量可供控制的地方。通常的顺序是粗格栅、细格栅、沉砂池、流量计量，然后才是工艺流程。需要从进水井把水提升时，只要布局允许，沉砂池就放在这些水泵之前。
由此引出两个后果。在水泵上游除砂会改变水泵选型；而无法先除砂时，水泵就必须能耐受砂。进水段也是一个整体水力设计，而不是三个独立设计：格栅、沉砂池与流量计量共用一条渠道、一个水位和一组流速，改动其中任何一个都会带动其余。
污水处理中的曝气沉砂池及其他形式
各类池型的区别在于：用什么方式让砂沉降下来，同时让有机物保持悬浮。
- 平流式沉砂池。一条流速受控的长渠道，末端设砂斗。流速必须低到让砂沉降、又高到把有机固体带过去，而这个区间很窄，流量变化总把它推出区间之外。
- 污水处理中的曝气沉砂池。沿一侧释放的空气把水流卷成螺旋，砂被甩到外侧沉降，较轻的有机物则被带走。空气同时起到洗砂作用。气量必须按流量设定：气量不对时，沉砂池要么把砂带过去，要么让有机物一起沉下来。
- 旋流式沉砂池。让水流在锥形池内旋转，砂在池底富集，再从这里抽走少量砂浆。常见做法把水线以下的运动部件减到很少甚至没有，因此在无人值守的现场很受欢迎。
- 沉砂池与组合式装置。把沉砂池与分级机做成一台设备，或者把格栅与除砂做在一条整装渠道里。在进水段必须紧凑、或者必须以成套形式到场时，这往往是正确答案。
类型怎么选，取决于流量变化范围、预期的砂量以及现场能投入的人工照看，而不是取决于哪种最常见：一座需要流速控制器、刮油机和每日检查的池子，不适合无人在场的站点。
沉砂池定容，以及相互牵制的两个流速
除砂的前提是一个设计必须写明的取舍：把密度大的颗粒去除到某个选定粒径，同时把比它轻的一切都送到生物段。有两个流速在相互牵制。太慢，有机固体会随砂一起沉下来，清砂系统收到它洗不净的一堆东西；太快，砂就一路穿过去，池子等于没起作用。
平流式沉砂池常被引用的数值是水平流速约 0.3 m/s、停留时间约 40 至 60 秒。把它们当作起步方法而不是技术规格来读。这些数值描述的是一座在处理流量接近设计值的池子：流量减半时流速也减半，有机物会沉下来，池子的表现比在峰值时更差。所以校核沉砂池要用峰值而不是平均值，而峰值流量系数图表说明了平均值如何变成峰值。
如何确定某个现场的这些数值：对到达进水段的物料取样做沉降试验，从中读出粒径分布和比重。管道情况特殊时——合流制系统带进路面砂，或者汇水范围内有上游施工——这次测定对答案的影响比任何表格都大；去除机理、砂斗坡度与分级机随后都按同一个数值来定。
进水段是一个整体任务
进水段是设备中唯一一处水还是原水、下游什么都还没被保护的地方。格栅拦截、除砂、必要时除油以及流量计量，通常作为一个整体设计来做，因为它们共享同一条渠道和同一个水位，而且各自的失效方式都是把负荷推给下一环。格栅的栅距会改变进入沉砂池的东西；沉砂池的池底标高会改变留给设备其余部分的水头。
进水段要紧凑，或者要以工厂制造的整机形式到场时，这些任务常常被合并在一条整装渠道里。格栅与微滤页介绍了这种配置中拦污的那一部分，包括机械格栅及其后面的转鼓式微滤机。
常见错误
- 按平均流量给池子定容。它在低流量时最不有效，因为有机物会沉积；在高流量时保护性最差，因为砂会直接穿过。
- 把污水处理中的除砂当成格栅拦截。两项任务去除的是不同的东西，而按格栅设计的池子两件事都做不好。
- 把洗涤和分级排除在范围之外。带着有机物一起排出去的砂，是容积、是气味，也是处置费用。
- 设计池子时不考虑清砂设备：分级机、排水、砂斗以及作业空间。
- 忽略油脂：它随砂一起来，糊在除砂机构和分级机上，需要单独做出决策。
- 从别的项目搬来一个砂量数据：管道类型、路面撒砂和上游施工会把它改变若干倍，而不是几个百分点。
- 忘记检修通道——而沉砂池恰恰是设备中少数预期要打开并清空的单元之一。
定型之前的自查
- 校核沉砂池所用的峰值，是不是这台设备的峰值？
- 低流量工况是否与高流量工况一样核对过？
- 去除目标是否写成粒径与比重，而不是写成某种池型？
- 砂量数据是否基于这条管道并经过实测，而不是假设的？
- 污水处理厂的沉砂池是否位于它所保护的水泵上游；如果不是，水泵是否按耐砂要求选型？
- 砂进垃圾箱之前是否经过洗涤或分级，洗涤水是否已经计入？
- 油脂问题是否做了决策，油脂是否有地方去？
- 进水段是否作为整体水力设计核对过，包括它给设备其余部分带来的水头损失？
从进水段到工艺流程
进水段的存在，是为了交给工艺一股它处理得了的水：没有破布、没有砂、没有油脂，流量也是下一单元承受得住的。格栅与微滤页讨论拦污任务，沉淀各页讨论其后的沉降固体任务，设备选型与规模确定指南则把设计流量和排放标准变成一条工艺流程。整套进水段以整装设备采购时，池体形式、清砂任务量以及所需洗涤水，应针对你的设计流量和管道类型向工厂确认，而不是照表假设。