平流式沉淀池设计计算书
平流式沉淀池是污水处理厂一级处理的核心构筑物,通过重力沉降作用去除水中的悬浮固体(SS),是传统活性污泥法、生物膜法等工艺的重要预处理单元,本设计计算书依据《室外排水设计规范》(GB 50014-2006)及行业通用设计标准,针对某污水处理厂设计规模进行详细计算,旨在确定沉淀池的合理尺寸、水力参数及结构布局。

设计参数确定
- 设计水量:
处理水量 ( Q = 10000 , text{m}^3/text{d} = 416.7 , text{m}^3/text{h} )(按日平均流量计算)。 - 进水水质:
进水悬浮固体(SS)浓度 ( S_s = 200 , text{mg/L} ),出水SS要求 ( S_s^{prime} leq 30 , text{mg/L} )。 - 设计水温:
水温 ( T = 15^circtext{C} ),对应水温修正系数 ( alpha = 1.0 )(水温15℃时无需修正)。 - 沉淀效率要求:
沉淀效率 ( eta = frac{S_s – S_s^{prime}}{S_s} times 100% = 85% )。 - 设计参数汇总(见表1)。
| 设计参数 | 数值 |
|---|---|
| 设计水量 ( Q ) | 10000 m³/d |
| 进水SS浓度 ( S_s ) | 200 mg/L |
| 出水SS要求 ( S_s^{prime} ) | ≤30 mg/L |
| 沉淀效率 ( eta ) | 85% |
| 设计水温 ( T ) | 15℃ |
主要尺寸计算
有效容积与停留时间:
沉淀区有效容积 ( V = Q times t ),其中停留时间 ( t = 1.5 , text{h} )(满足沉淀效率要求),则:
[
V = 416.7 , text{m}^3/text{h} times 1.5 , text{h} = 625.05 , text{m}^3
]有效水深与表面负荷:
设定有效水深 ( h = 3.0 , text{m} )(符合规范要求,避免短流),则沉淀池有效面积 ( A = V/h = 625.05 , text{m}^3 / 3.0 , text{m} = 208.35 , text{m}^2 )。
表面负荷 ( u_0 = Q / A = 416.7 , text{m}^3/text{h} / 208.35 , text{m}^2 = 2.0 , text{m}^3/(text{m}^2 cdot text{h}) )(符合低浊度水表面负荷范围)。沉淀池尺寸:
取池宽 ( B = 5.0 , text{m} ),则池长 ( L = A / B = 208.35 , text{m}^2 / 5.0 , text{m} = 41.67 , text{m} ),取整为 ( L = 42 , text{m} )。
总尺寸(含进水区、出水区、缓冲层):
- 总长 ( L_{text{总}} = 42 , text{m} + 3 , text{m} + 3 , text{m} = 48 , text{m} )
- 总宽 ( B_{text{总}} = 5 , text{m} + 0.5 , text{m} + 0.5 , text{m} = 6 , text{m} )
主要尺寸参数汇总(见表2)。
| 参数类型 | 数值 |
|---|---|
| 有效水深 ( h ) | 0 m |
| 表面负荷 ( u_0 ) | 0 m³/(m²·h) |
| 池长 ( L ) | 42 m |
| 池宽 ( B ) | 5 m |
| 总长 ( L_{text{总}} ) | 48 m |
| 总宽 ( B_{text{总}} ) | 6 m |
水力计算
- 水平流速:
水平流速 ( v = u_0 / eta = 2.0 , text{m}^3/(text{m}^2 cdot text{h}) / 0.85 = 2.35 , text{m/h} approx 0.00065 , text{m/s} )(远低于临界流速,确保悬浮颗粒稳定沉降)。 - 雷诺数验证:
雷诺数 ( Re = frac{v cdot h}{nu} ),15℃时水的运动粘度 ( nu = 1.14 times 10^{-6} , text{m}^2/text{s} ),则:
[
Re = frac{0.00065 times 3.0}{1.14 times 10^{-6}} = 1700 < 2000
]
流态为层流,符合沉淀要求。
沉淀区设计
- 沉淀区面积:
沉淀区面积与有效面积一致,即 ( A = 208.35 , text{m}^2 ),对应池长42m、宽5m。 - 缓冲层设计:
缓冲层高度取 ( h_{text{缓冲}} = 0.5 , text{m} ),用于分隔沉淀区与污泥区,防止污泥上浮。
缓冲层与污泥区设计
- 污泥区容积计算:
污泥量按污泥产率系数 ( K = 0.08 , text{kgSS/kgBOD} ) 计算,假设进水BOD为200 mg/L(约0.2 kg/m³),则每日污泥量:
[
V_{text{污泥}} = Q times (S_s – Ss^{prime}) times K / 1000 = 10000 times (200 – 30) times 0.08 / 1000 = 128 , text{m}^3/text{d}
]
取污泥含水率 ( phi = 95% ),则污泥体积:
[
V{text{污泥}}^{text{体积}} = frac{128}{0.95} = 134.7 , text{m}^3
]
污泥区高度 ( h{text{污泥}} = V{text{污泥}}^{text{体积}} / (L times B) = 134.7 / (42 times 5) = 0.64 , text{m} ),取整为 ( h_{text{污泥}} = 0.7 , text{m} )。
配水与出水系统设计
- 进水系统:
采用多孔整流板,沿池长均匀分布,孔口流速控制在 ( 0.2 , text{m/s} ) 以内,防止短流。 - 出水系统:
设置溢流堰,堰负荷 ( q_w leq 2.0 , text{m}^3/(text{m} cdot text{h}) ),确保出水均匀,避免局部流速过高导致悬浮颗粒带出。
FAQs
问题:平流式沉淀池的设计表面负荷如何选择?
解答:表面负荷的选择需综合考虑进水水质(浊度、SS浓度)、水温、沉淀效率要求及污泥沉降性能,低浊度、低SS浓度水可选用较高表面负荷(如2-3 m³/(m²·h)),高浊度水则需降低至1-1.5 m³/(m²·h)以保证沉淀效率,本设计中表面负荷取2.0 m³/(m²·h),符合低浊度水处理需求。问题:沉淀池的污泥区高度如何确定?
解答:污泥区高度需根据污泥量计算,公式为 ( h_{text{污泥}} = frac{Q times (S_s – S_s^{prime}) times K}{1000 times phi times L times B} )(( K ) 为污泥产率系数,( phi ) 为污泥含水率),本设计中通过计算每日污泥量并考虑污泥浓缩特性,确定污泥区高度为0.7 m,满足污泥储存与排泥需求。
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