平流式斜沉淀池设计计算

平流式斜沉淀池是水处理工程中常用的沉淀设备,通过设置倾斜的隔板或斜管，显著增大沉淀面积，提升沉淀效率，广泛应用于给水处理、污水处理等领域，其设计需遵循规范，结合实际水力条件与水质特性，确保处理效果与运行稳定性。

平流式斜沉淀池的核心原理是利用重力使水中悬浮颗粒下沉,斜板（管）通过增加沉淀面积，使颗粒在更短的时间内完成沉淀，其结构包括进水区、沉淀区（含斜板/斜管）、出水区、污泥区等，设计时需考虑处理水量、水质、沉淀效率、占地面积等因素。

设计参数确定

1. 设计水量（Q）：根据实际处理需求确定，单位为m³/h。
2. 沉淀时间（t）：通常为1~2小时，取决于水质与处理要求，一般取1.5h。
3. 表面负荷（q）：即单位面积单位时间的处理水量，通常取1~3 m³/(m²·h)，给水处理中常用1.5~2.5 m³/(m²·h)。
4. 斜板（管）参数：
   • 间距（S）：一般取80~120mm，确保水流均匀。
   • 倾角（α）：通常取60°~65°，以平衡沉淀效率与水头损失。
   • 层数（n）：根据沉淀池高度与斜板长度确定，层数越多，效率越高，但需考虑水头损失限制。
5. 有效水深（H）：一般取1.5~2.5m，结合沉淀时间与表面负荷计算。

主要设计计算步骤

1. 计算沉淀池表面积（A）：
   [
   A = frac{Q}{q}
   ]
   A为表面积（m²），Q为设计水量（m³/h），q为表面负荷（m³/(m²·h)）。

2. 确定池宽（B）与池长（L）：
   通常池宽与池长之比（B/L）控制在0.5~1.0之间，便于施工与维护，若B=5m，则L=A/B。

   

3. 计算有效水深（H）：
   [
   H = frac{Q cdot t}{A}
   ]
   t为沉淀时间（h），转换为秒（s）后计算，H的单位为m。

4. 计算斜板（管）相关参数：

   • 斜板（管）长度（L_s）：根据池宽与倾角计算，(L_s = frac{B}{sinalpha})。
   • 层数（n）：根据有效水深与单层斜板高度（h_s）计算，(n = frac{H}{h_s})，h_s通常取0.1~0.15m。

结构尺寸计算

1. 池长（L）：结合表面积与池宽，(L = frac{A}{B})，例如A=50m²，B=5m，则L=10m。
2. 池宽（B）：根据水力条件与施工要求确定，通常取4~10m。
3. 有效水深（H）：通过公式计算，若Q=100m³/h，t=1.5h，q=2 m³/(m²·h)，则A=100/2=50m²，若B=5m，则L=50/5=10m，H=100×1.5/50=3m，取有效水深2.5m（符合规范）。
4. 斜板（管）布置：
   • 倾角α=60°，间距S=100mm，则单层斜板长度(L_s = frac{5}{sin60^circ} approx 5.77m)。
   • 若有效水深H=2.5m，单层高度h_s=0.12m，则层数n=2.5/0.12≈21层（取20层）。
   • 总长度(L_{text{total}} = n times L_s approx 20 times 5.77 approx 115.4m)，实际池长需包含进水、出水、污泥区长度，总长度需增加。

水力计算

1. 过流速度（v）：确保水流速度小于颗粒沉降速度，一般取v=10~20mm/s。
2. 流速梯度（G）：用于计算絮凝效果，(G = sqrt{frac{v}{GI}})，其中GI为絮凝强度，通常取10~20 s⁻¹。
3. 水头损失（Δh）：斜板（管）的水头损失需控制在0.1~0.3m以内，通过公式(Delta h = frac{L_s}{sinalpha} times frac{v^2}{2g})计算（g为重力加速度）。

污泥处理系统设计

1. 污泥斗容积（V_s）：根据污泥产量与停留时间计算，污泥产量(S = Q times SS times eta)，其中SS为进水悬浮物浓度（mg/L），η为去除率（%），停留时间取24h。
2. 污泥泵选型：根据污泥量与提升高度选择，通常采用螺旋泵或污泥泵。
3. 排泥管设计：直径根据污泥量确定，流速控制在0.5~1.0m/s。

设计示例（简化）

假设设计水量Q=100m³/h，沉淀时间t=1.5h，表面负荷q=2 m³/(m²·h)：

• 表面积A=100/2=50m²。
• 池宽B=5m，则池长L=50/5=10m。
• 有效水深H=100×1.5/50=3m，取有效水深2.5m。
• 斜板间距S=100mm，倾角α=60°，单层长度L_s=5/(sin60°)≈5.77m。
• 有效水深2.5m，单层高度0.12m，层数n=2.5/0.12≈21层（取20层）。
• 总长度L_total≈21×5.77≈121m（含进水、出水、污泥区）。

注意事项

1. 斜板（管）材料：需耐腐蚀、耐磨损，常用聚氯乙烯（PVC）、玻璃钢等。
2. 水流均匀性：进水分布需均匀，避免短流。
3. 维护与清洗：定期清理斜板上的污泥，防止堵塞。
4. 温度影响：低温下颗粒沉降速度降低，需调整设计参数。

常见问答（FAQs）

Q1：平流式斜沉淀池与普通平流沉淀池相比，主要优势是什么？
A1：平流式斜沉淀池通过设置斜板（管）显著增加沉淀面积，提升沉淀效率（通常提高2~3倍），缩短沉淀时间，同时降低占地面积，适用于大水量处理，斜板结构能促进颗粒絮凝，提升去除效果。

Q2：设计表面负荷时，如何选择合适的数值？
A2：表面负荷（q）的选择需结合水质（如悬浮物浓度、颗粒粒径）、处理要求（如出水浊度）与设备材质等因素，给水处理中，当原水浊度较低时，可取1.5~2.0 m³/(m²·h)；当浊度较高时，取1.0~1.5 m³/(m²·h)，需通过试验或参考类似工程确定，确保满足出水水质标准。