平流式沉淀池设计计算图的步骤与参数如何确定？

平流式沉淀池是给水处理和污水处理中常见的沉淀设施,通过重力作用实现颗粒物与水的分离，广泛应用于自来水厂、污水处理厂及工业废水处理系统，其设计需遵循水力条件、沉淀效率及结构稳定性等多方面要求，设计计算图则是整合各参数、明确各部分尺寸与关系的核心工具，为工程实践提供精准指导。

设计基础与关键参数

沉淀池的设计核心在于平衡水力条件与沉淀效果,需明确以下关键参数：

• 设计流量（Q）：包括平均日流量、最大日流量（校核流量），单位为m³/h或m³/s，某给水厂设计流量为10,000 m³/d，转换为小时流量为416.7 m³/h，校核流量取1.5倍设计流量，即625.0 m³/h。
• 表面负荷率（q）：单位时间单位面积的流量，是控制沉淀效率的关键指标，给水处理中通常取1~3 m³/(m²·h)，浊度高或颗粒大时取低值（如1~1.5 m³/(m²·h)），浊度低时取高值（如2~3 m³/(m²·h)）；污水处理中根据水质调整，一般取0.5~1.5 m³/(m²·h)。
• 水力停留时间（t）：水在沉淀池内的停留时间，与沉淀效率正相关，一般要求1.5~3.0 h。
• 有效水深（h）：沉淀区的水深，影响沉淀效果和池容，给水处理中通常取2.0~3.0 m，污水处理中取2.5~4.0 m。
• 水平流速（v）：沉淀区的水流速度，应低于颗粒沉降速度，通常取0.1~0.2 m/s。

设计计算流程

（一）流量计算

1. 设计流量（Q）：根据用水量或污水产生量确定，以给水厂为例，设计流量Q=10,000 m³/d ÷ 24 h = 416.7 m³/h。
2. 校核流量（Q校）：考虑高峰流量，Q校 = 1.5 × Q = 625.0 m³/h。

（二）有效容积计算

有效容积（V）由设计流量与水力停留时间（t）决定：
[ V = Q \times t ]
以给水设计为例，Q=416.7 m³/h，t=2 h，则V = 416.7 × 2 = 833.4 m³。

（三）平面尺寸计算

1. 有效面积（A）：由有效水深（h）与表面负荷率（q）计算：
   [ A = \frac{Q}{q} ]
   若q取2.5 m³/(m²·h)，则A = 416.7 ÷ 2.5 = 167.0 m²。
2. 平面尺寸（长×宽）：根据工艺要求确定长宽比（如3:1~5:1），假设长宽比为4:1，则宽（B）= A ÷ 长（L），取L=20 m，则B=167 ÷ 20 ≈ 8.35 m（取整为8.4 m）。

（四）水深与池体尺寸调整

若有效水深取2.5 m，则A=V/h=833.4/2.5=333.36 m²，长宽比4:1时，B=√(333.36/4)=9.13 m，L=4×9.13=36.52 m，池体总长度约为37 m（含进水区、出水区）。

结构设计要点

1. 沉淀区结构：底坡1%~2%，便于污泥排入污泥斗；污泥斗倾角≥55°，便于污泥浓缩；污泥斗容积根据排泥周期和污泥量计算（如排泥周期24 h，污泥量按每日产泥量估算）。
2. 进出水系统：进水采用穿孔墙或溢流堰均匀分配，避免短流；出水采用淹没式出水孔或溢流堰，保证出水均匀，穿孔墙孔径通常为20~30 mm，孔眼流速0.2~0.3 m/s。

3. 排泥系统：机械刮泥机（适用于大中型池，如>500 m³）或静水压力排泥（适用于小型池，如<500 m³），机械刮泥机需定期维护，静水压力排泥无需额外空间但需确保排泥管畅通。

设计图示例

平流式沉淀池设计计算图通常包含平面图、剖面图及计算流程图：

• 平面图：标注池体长、宽、进水口、出水口、污泥斗位置及尺寸。
• 剖面图：标注有效水深、底坡、排泥管位置及尺寸。
• 计算流程图：以流程图形式展示各参数之间的关系（如Q→A→L→h→V等）。

FAQs

平流式沉淀池设计时如何确定表面负荷率？

解答：表面负荷率（q）是单位时间内通过单位沉淀面积的流量，直接影响沉淀效率，给水处理中，根据水质和工艺要求，通常取1~3 m³/(m²·h)，浊度高或颗粒大时取低值（如1~1.5 m³/(m²·h)），浊度低时取高值（如2~3 m³/(m²·h)）；污水处理中根据污泥浓度、颗粒特性调整，一般取0.5~1.5 m³/(m²·h)。

沉淀池排泥系统选择时需考虑哪些因素？

解答：选择排泥系统需考虑以下因素：① 池体规模：大中型池（>500 m³）宜采用机械刮泥机，小型池（<500 m³）可采用静水压力排泥；② 污泥特性：高浓度污泥或易结块污泥需机械刮泥，低浓度污泥可采用静水压力排泥；③ 运行成本：机械刮泥机需定期维护，静水压力排泥更简单，但需确保排泥管畅通；④ 占地空间：机械刮泥机需额外空间安装设备，静水压力排泥无需额外空间。