平流式二沉池是污水处理系统中实现泥水分离的核心构筑物,其设计计算需严格遵循规范要求,确保出水水质达标且池体尺寸经济合理,本文以设计处理量为10000 m³/d的城市污水平流式二沉池为例,系统阐述设计计算流程与关键参数,为同类工程设计提供参考。

设计依据与参数确定
- 设计处理量与水质参数
假设设计处理量 ( Q = 10000 , text{m}^3/text{d} ),进水水质为:悬浮固体浓度 ( S_0 = 200 , text{mg/L} ),出水悬浮固体浓度 ( S_1 leq 30 , text{mg/L} )。 - 关键设计参数
- 表面水力负荷 ( q ):根据《室外排水设计规范》(GB 50014-2006),城市污水二沉池表面水力负荷取值范围为 ( 1.5 sim 2.5 , text{m}^3/(text{m}^2·text{h}) ),结合水质与占地条件,选取 ( q = 2.0 , text{m}^3/(text{m}^2·text{h}) )。
- 污泥回流比 ( R ):取 ( R = 50% ),则回流污泥量 ( Q_r = RQ = 5000 , text{m}^3/text{d} )。
- 混合液污泥浓度 ( text{MLSS} = 3000 , text{mg/L} ),回流污泥浓度 ( Rtext{MLSS} = 10000 , text{mg/L} )(需通过污泥回流系统调整)。
池体尺寸计算
- 有效容积与停留时间
有效容积 ( V ) 由设计处理量与设计停留时间 ( t ) 确定,取 ( t = 2.0 , text{h} )(符合规范要求),则:
[
V = Q times t = frac{10000}{24} times 2.0 approx 833.33 , text{m}^3
] - 表面面积与池体尺寸
表面面积 ( A = frac{V}{q} = frac{833.33}{2.0} approx 416.67 , text{m}^2 ),取整为 ( 420 , text{m}^2 )。
池宽 ( B ) 一般取 ( 2 sim 4 , text{m} ),取 ( B = 3.0 , text{m} ),则池长 ( L = frac{A}{B} = frac{420}{3.0} = 140 , text{m} )。 - 有效水深与池总深
有效水深 ( h = frac{V}{A} = frac{833.33}{420} approx 1.99 , text{m} ),取 ( h = 2.0 , text{m} )。
池总深 ( H = h + text{超高} + text{缓冲层厚度} = 2.0 + 0.3 + 0.5 = 2.8 , text{m} )(超高取 ( 0.3 , text{m} ),缓冲层取 ( 0.5 , text{m} ))。
污泥斗设计
- 剩余污泥量计算
剩余污泥量(湿污泥体积)( W ) 按下式计算:
[
W = Q times frac{S_0 – S_1}{1000 times (1 + R)} = frac{10000}{24} times frac{200 – 30}{1000 times 1.5} approx 47.22 , text{m}^3/text{d}
] - 污泥斗容积与尺寸
污泥斗采用倒锥形设计,容积需满足剩余污泥储存需求,假设污泥斗高 ( h_d = 1.5 , text{m} ),上口宽 ( B_d = 2.0 , text{m} ),下底宽 ( B_d’ = 0.5 , text{m} ),则容积:
[
V_d = frac{1}{3} h_d times (B_d^2 + B_d times B_d’ + B_d’^2) = frac{1}{3} times 1.5 times (4 + 2 + 0.25) approx 2.5 , text{m}^3
]
若容积不足,可增加污泥斗数量或调整尺寸(如增大斗高至 ( 1.8 , text{m} )),直至满足要求。
污泥量计算
剩余污泥量(湿)为 ( 47.22 , text{m}^3/text{d} ),折算干污泥量(含水率 ( 99.2% )):
[
text{干污泥量} = W times (1 – text{含水率}) = 47.22 times 0.008 approx 0.38 , text{m}^3/text{d}
]
干污泥量约对应 ( 377.8 , text{kg}/text{d} ),需通过污泥脱水设备进一步处理。
主要设计参数汇总
| 参数 | 数值 | 单位 |
|---|---|---|
| 设计处理量 | 10000 | m³/d |
| 表面水力负荷 | 0 | m³/(m²·h) |
| 污泥回流比 | 50% | |
| 有效水深 | 0 | m |
| 池长 | 140 | m |
| 池宽 | 0 | m |
| 池总深 | 8 | m |
| 有效容积 | 33 | m³ |
| 剩余污泥量(湿) | 22 | m³/d |
| 干污泥量 | 38 | m³/d |
常见问题解答(FAQs)
Q:平流式二沉池的表面水力负荷如何选择?
A: 表面水力负荷(( q ))是二沉池设计的关键参数,直接影响泥水分离效果和池体尺寸,根据《室外排水设计规范》(GB 50014-2006),城市污水处理中,( q ) 一般取 ( 1.5 sim 2.5 , text{m}^3/(text{m}^2·text{h}) ),具体选择需结合进水水质(如悬浮固体浓度)、出水水质要求及气候条件(如温度影响污泥沉降性能)综合确定,低负荷(如 ( 1.5 , text{m}^3/(text{m}^2·text{h}) ))适用于水质较优、要求出水悬浮固体较低的情况;高负荷(如 ( 2.5 , text{m}^3/(text{m}^2·text{h}) ))适用于水量大、占地受限的情况。
Q:污泥斗的设计尺寸如何确定?
A: 污泥斗设计需满足剩余污泥的储存和浓缩需求,首先通过污泥产率公式计算剩余污泥量(湿污泥体积),然后根据倒锥形污泥斗容积公式(( V_d = frac{1}{3} h_d times (B_d^2 + B_d times B_d’ + B_d’^2) ))调整尺寸(斗高 ( h_d )、上口宽 ( B_d )、下底宽 ( B_d’ )),直至容积满足要求,污泥斗的坡度(一般 ( geq 45^circ ))和缓冲层厚度(( 0.5 sim 1.0 , text{m} ))需符合规范,确保污泥能顺利排出。
为平流式二沉池课程设计计算的核心内容,通过系统计算与参数优化,可实现高效泥水分离与污泥处理目标。

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