平流式二沉池设计计算示意图
平流式二沉池
平流式二沉池是污水处理工艺中的核心固液分离单元,属于活性污泥法等生物处理流程的后续关键环节，其核心功能是通过重力作用分离混合液中的活性污泥颗粒，使处理后的水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2012）等出水水质要求，池体通常为长方形，水流沿池长方向平行流动，通过污泥斗收集底部污泥并回流至曝气池，实现污泥循环。
设计计算的基本原理与关键参数
平流式二沉池的设计需基于处理水量、进水水质、出水要求等条件，核心计算参数包括表面负荷、水力停留时间、池体尺寸及污泥区体积等，具体如下：
| 参数名称 | 定义 | 计算公式 | 典型范围 |
|---|---|---|---|
| 表面负荷（q） | 单位面积单位时间处理水量 | ( q = frac{Q}{A} )（( A )为澄清区面积） | ( 0.5sim1.5 , text{m}^3/(text{m}^2·text{h}) ) |
| 水力停留时间（t） | 混合液在池内停留时间 | ( t = frac{V}{Q} )（( V )为澄清区体积） | ( 1.5sim3 , text{h} )（低负荷） |
| 池体尺寸（( L times B times H )） | 长度×宽度×有效水深 | ( L = frac{A}{B} )，( H = frac{V}{A} ) | ( L/B = 4sim8 )（长宽比） |
| 污泥区体积（( V_s )） | 污泥斗及污泥区总体积 | ( Vs = V{s,text{req}} + V_{s,text{extra}} ) | ( V_{s,text{req}} = 1.2sim1.5 , text{m}^3/text{m}^3 )（污泥量） |
设计计算的主要步骤
以设计流量( Q )为基准，按以下逻辑推进：
- 确定设计流量：根据污水处理厂规模，取设计日平均流量（或峰值流量），单位为( text{m}^3/text{h} )。
- 计算澄清区面积：
[
A = frac{Q}{q}
]
若表面负荷取值( q = 1.0 , text{m}^3/(text{m}^2·text{h}) )，则( Q = 1000 , text{m}^3/text{h} )时，( A = 1000 div 1.0 = 1000 , text{m}^2 )。 - 分配池体尺寸：
- 长宽比( L/B = 4sim8 )，若取( B = 10 , text{m} )，则( L = 1000 div 10 = 100 , text{m} )。
- 有效水深( H = frac{t cdot Q}{A} )，若取( t = 2 , text{h} )，则( H = frac{2 times 1000}{1000} = 2 , text{m} )。
- 计算污泥区体积：
污泥区包括污泥斗和澄清区底部污泥层，公式为：
[
Vs = V{s,text{req}} + V{s,text{extra}}
]
( V{s,text{req}} )为污泥量（( 1.2sim1.5 , text{m}^3/text{m}^3 )），( V_{s,text{extra}} )为备用体积（( 0.5sim1.0 , text{m}^3 )），若污泥量为( 1.3 , text{m}^3/text{m}^3 )，则( V_s = 1.3 times 1000 + 0.8 = 1308 , text{m}^3 )。 - 确定污泥斗尺寸：
污泥斗角度通常为( 60^circsim70^circ )，高度( h_s = 1.0sim1.5 , text{m} )，底面积( As )需满足排泥要求（( v{text{刮}} = 0.3sim0.5 , text{m/min} )）。 - 校核水力条件：
- 进水孔流速( v_{text{进}} leq 0.1 , text{m/s} )；
- 出水堰负荷( q_{text{堰}} leq 2.4 , text{m}^3/(text{m·h}) )。
设计计算示意图说明
平流式二沉池设计计算示意图（如图1所示）包含核心结构模块：
- 进水系统：进水渠通过穿孔墙或导流墙均匀分配水流至澄清区，防止短流。
- 澄清区：水流沿池长方向缓慢流动，污泥颗粒在重力作用下沉降至底部。
- 污泥斗：位于池体两端或一侧，收集沉降污泥，通过刮泥机或静压排泥装置排出。
- 出水系统：出水堰均匀收集处理后的水，确保出水SS稳定。
- 刮泥机：沿池底缓慢移动，将污泥斗中的污泥刮至排泥口，同时保持澄清区底部平整。
示意图中各尺寸（( L, B, H )）与计算参数直接对应，例如澄清区面积( A = L times B )，有效水深( H )需满足水力停留时间要求，污泥斗尺寸需保证排泥效率。
设计注意事项与优化建议
- 水流均匀性：长宽比( L/B )需控制在4~8之间，避免短流导致出水SS升高。
- 污泥沉降性能：低温条件下污泥沉降速度降低，可适当降低表面负荷（如( q = 0.5 sim 0.8 , text{m}^3/(text{m}^2·text{h}) )）。
- 排泥方式：机械刮泥机适用于大型池体，静压排泥适用于小型池体，需根据池体尺寸选择。
- 防短路措施：导流墙、穿孔墙需合理布置，确保水流在澄清区充分停留（水力停留时间≥1.5h）。
相关问答FAQs
Q1：平流式二沉池的设计表面负荷如何确定？
A1：表面负荷（( q )）是关键设计参数，直接影响出水SS，设计时需结合进水水质（如SS浓度）和出水要求，参考《室外排水设计规范》（GB 50014-2016）推荐值。
- 低SS进水（<100 mg/L）：( q = 1.0sim1.5 , text{m}^3/(text{m}^2·text{h}) )；
- 高SS进水（>200 mg/L）：( q = 0.5sim0.8 , text{m}^3/(text{m}^2·text{h}) )；
- 特殊工况（如低温）：适当降低表面负荷至( 0.5 , text{m}^3/(text{m}^2·text{h}) )以下。
Q2：设计计算中如何处理短流问题？
A2：短流会导致混合液在澄清区停留时间不足，污泥无法充分沉降，需通过以下措施优化：
- 导流设施：设置垂直导流墙（间距( 1/3sim1/4 )池长），或水平穿孔墙（孔径( 10sim20 , text{mm} )，孔速( 0.1sim0.2 , text{m/s} )）；
- 进水分布：进水孔沿池宽均匀布置，避免集中进水；
- 流速控制：澄清区水流速度( v leq 0.1 , text{m/s} )，确保水流充分混合；
- 模型验证：通过水力模型（如CFD模拟）验证水流分布，调整导流设施参数。
（全文约1362字）
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