平流式沉淀池是水处理工程中应用广泛的一级处理设施，主要用于去除水中的悬浮物，其结构为长方形，水流沿水平方向流动，通过重力作用使悬浮颗粒沉降至池底，从而实现水质净化，该池型具有处理能力大、运行稳定、结构简单等优点,适用于大流量水体的预处理。
基本概念与设计原理
平流式沉淀池的核心原理是利用颗粒的沉降速度差异，通过延长水流在池内的停留时间，使较重的悬浮颗粒在重力作用下沉降，池体由进水区、沉淀区、出水区及排泥区组成，水流从进水区进入，均匀分布在沉淀区，在水平方向缓慢流动，颗粒在沉淀区停留足够时间后，沉降至池底，通过排泥系统定期排出，出水区通过集水槽收集处理后的水,确保出水均匀稳定。
设计参数与计算公式
设计平流式沉淀池需确定以下关键参数，并通过公式计算各部分尺寸：
| 参数名称 | 符号 | 单位 | 物理意义 | 计算公式 |
|---|---|---|---|---|
| 设计流量 | Q | m³/d | 水处理系统设计流量 | |
| 流量变化系数 | Kz | 最大时流量与平均日流量的比值 | Qmax = Qm * Kz | |
| 平均日流量 | Qm | m³/d | Q / 1000 | |
| 最大时流量 | Qmax | m³/h | Qm * Kz | |
| 沉淀时间 | t | h | 水流在池内的停留时间 | t = L / v |
| 有效水深 | h | m | 沉淀区水深 | 通常取1~3m |
| 水平流速 | v | m/h | 水流在池内的水平速度 | v = L / t |
| 表面负荷 | q | m³/(m²·h) | 单位面积的流量 | q = Qmax / A |
| 沉淀池面积 | A | m² | 沉淀区水平面积 | A = V / h |
| 有效容积 | V | m³ | 沉淀区容积 | V = Qmax * t |
| 沉淀池长度 | L | m | 沿水流方向的长度 | L = v * t |
| 沉淀池宽度 | B | m | 垂直于水流方向的宽度 | B = A / L |
| 沉淀池深度 | H | m | 总深度（包括超高） | H = h + 超高 |
主要设计步骤
- 确定设计流量：根据水处理系统的设计水量Q，结合当地气候和用水习惯，确定流量变化系数Kz（通常取1.3~1.5），计算平均日流量Qm和最大时流量Qmax。
示例：若Q=10000 m³/d，Kz=1.4，则Qm=10000/1000=10 m³/d，Qmax=10*1.4=14 m³/h。
- 计算有效容积：根据选定的沉淀时间t（通常取1.0~2.5 h），计算沉淀池的有效容积V。
示例：取t=1.5 h，则V=14*1.5=21 m³。
- 确定有效水深：有效水深h需考虑颗粒沉降速度和池体稳定性，通常取1~3 m，此处取h=2.5 m。
- 计算沉淀池面积：根据有效容积和有效水深，计算沉淀池面积A。
示例：A=21/2.5=8.4 m²。
- 确定池体尺寸：根据沉淀池面积A和选定的水平流速v（通常取10~30 m/h），计算沉淀池长度L和宽度B。
- 示例：取v=20 m/h，则L=vt=205=30 m；B=A/L=8.4/30≈0.28 m（此宽度过小，需调整，通常B≥1.5 m）。
- 调整后：取B=2 m，则L=A/B=8.4/2=4.2 m（此长度过短，需重新计算v或t，通常L≥30 m）。
- 实际中，需根据场地条件调整L和B，确保v在合理范围内。
- 校核流速和表面负荷：计算实际水平流速v=L/t和表面负荷q=Qmax/A，确保符合设计要求。
示例：调整后L=30 m，t=1.5 h，则v=30/1.5=20 m/h（符合10~30 m/h）；A=30*2=60 m²，q=14/60≈0.233 m³/(m²·h)（符合表面负荷要求）。
关键设计注意事项
- 设计流量选择：需准确计算设计流量，避免因流量过大导致池体尺寸不合理。
- 沉淀时间确定：根据原水水质和悬浮物浓度，合理选择沉淀时间，过长会增加池体尺寸，过短则影响处理效果。
- 有效水深限制：有效水深不宜过大，否则增加池体高度，提高建设成本；通常不超过3 m。
- 排泥系统设计：需设置有效的排泥系统（如机械刮泥机、吸泥机），确保池底污泥及时排出，防止污泥积压影响沉降效果。
- 配水与集水系统：进水区需均匀配水，避免短流；出水区需均匀集水，确保出水水质稳定。
- 温度影响：水温变化会影响颗粒沉降速度，需考虑水温对设计参数的影响，必要时进行修正。
常见问题解答（FAQs）
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问题：平流式沉淀池的停留时间如何确定？
- 解答：停留时间（t）是水流在沉淀池内的停留时间，通常根据原水水质和悬浮物浓度确定，一般取1.0~2.5小时，具体选择需考虑颗粒沉降速度、处理要求及池体尺寸限制，过长会增加池体长度，过短则影响处理效果。
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问题：表面负荷与沉淀效果的关系是什么？
- 解答：表面负荷（q）是单位时间内通过沉淀池单位面积的流量，其大小直接影响沉淀效果，表面负荷越小，单位时间内通过的水量越少，颗粒沉降时间越长，处理效果越好；反之，表面负荷过大可能导致部分颗粒无法沉降，影响出水水质，表面负荷应控制在0.1~0.3 m³/(m²·h)之间,具体需根据原水水质调整。
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