平流式沉淀池设计计算例题，如何解决关键参数确定中的计算疑问？

平流式沉淀池是水处理中常用的沉淀设备,通过水流在池内的水平流动实现颗粒沉降分离，设计计算需遵循相关规范，确保处理效率与经济性，本文以具体例题为例，详细阐述设计步骤。

设计参数确定

以某水厂平流式沉淀池设计为例,已知条件如下：

• 设计流量：(Q = 1000 text{m}^3/text{h})
• 进水水质：悬浮物浓度 (SS_1 = 200 text{mg/L})，出水悬浮物浓度 (SS_2 = 50 text{mg/L})
• 设计沉淀时间：(t = 1.5 text{h})
• 水温：(20^circtext{C})，该水温下沉速 (u = 0.7 text{mm/s})
• 表面负荷：(u_0 = 1.5 text{m}^3/(text{m}^2cdottext{h}))

池体尺寸计算

（1）池长计算

池长 (L) 由表面负荷与沉淀时间决定，公式为：
[ L = u_0 cdot t ]
代入数据得：
[ L = 1.5 text{m}^3/(text{m}^2cdottext{h}) times 1.5 text{h} = 2.25 text{m} ]
取整为 (L = 2.3 text{m})。

（2）池宽计算

池宽 (B) 由流量、表面负荷与池长决定，公式为：
[ B = frac{Q}{u_0 cdot L} ]
代入数据得：
[ B = frac{1000}{1.5 times 2.3} approx 294 text{m} ]
取整为 (B = 300 text{m})。

（3）池深计算

池深 (H) 由沉淀时间与沉速决定，公式为：
[ H = t times frac{u}{1000} ]
（注：(u) 单位转换为 (text{m/s})，(0.7 text{mm/s} = 0.0007 text{m/s})）
代入数据得：
[ H = 1.5 times frac{0.0007}{1000} = 1.05 text{m} ]
取整为 (H = 1.1 text{m})。

（4）有效水深与污泥区深度

有效水深 (h = H – h_s)，其中污泥区深度 (h_s = 0.3 text{m})，故：
[ h = 1.1 – 0.3 = 0.8 text{m} ]

污泥区设计

（1）污泥量计算

每日污泥量 (V_s) 由流量、沉淀时间及悬浮物浓度差决定，公式为：
[ V_s = Q cdot t cdot frac{SS_1 – SS_2}{1000 times 100} ]
代入数据得：
[ V_s = 1000 times 1.5 times frac{200 – 50}{1000 times 100} = 2.25 text{m}^3/text{h} ]

（2）污泥斗体积计算

污泥斗为圆锥形,体积公式为：
[ V_d = frac{pi h_s^2 h_d^2}{3} ]
取污泥斗深度 (h_d = 0.6 text{m})，代入得：
[ V_d = frac{pi times 0.3^2 times 0.6^2}{3} approx 0.377 text{m}^3 ]

（3）污泥斗倾角

污泥斗倾角取 (60^circ)，满足污泥自动排泥要求。

配水与集水系统设计

（1）进水系统

采用穿孔墙进水,孔口流速 (v_0 = 0.15 text{m/s})，孔径 (d = 20 text{mm})，孔口面积 (A_0 = frac{v_0}{u_0})（(u_0) 为进水槽流速，取 (0.1 text{m/s})），计算得孔口总面积后确定孔口数量。

（2）出水系统

采用溢流堰出水,堰上水头 (h_w = 0.05 text{m})，堰长 (L_w) 按公式：
[ L_w = frac{Q}{1.84 sqrt{h_w}} ]
代入数据得：
[ L_w = frac{1000}{1.84 times sqrt{0.05}} approx 5.6 text{m} ]

设计参数汇总表

相关问答FAQs

1. Q：平流式沉淀池的设计沉淀时间如何确定？
   A： 设计沉淀时间需根据水质、水温及颗粒沉降特性确定，通常通过试验或参考类似工程经验，结合《室外给水设计规范》等标准，结合处理效率与池体尺寸平衡选择合理值。

2. Q：表面负荷与沉淀时间的关系是什么？
   A： 表面负荷 (u_0) 与沉淀时间 (t) 成反比关系，公式为 (u_0 = frac{L}{t})（(L) 为池长），设计时需根据处理效率与池体尺寸平衡选择合理的 (u_0) 值，通常表面负荷越高，沉淀时间越短，但需保证颗粒有效沉降。