平流式二沉池设计计算中,如何根据处理水量与水质确定关键设计参数?

设计原理

平流式二沉池是污水处理工艺中的关键固液分离构筑物,通过重力沉降原理实现活性污泥与水的分离,保证出水水质,其核心结构包括进水区、沉淀区、污泥区、出水区及排泥系统,工作原理为:进水从池体一端流入,沿水平方向缓慢流动,悬浮颗粒在沉淀区因重力作用沉降至池底污泥区,澄清水从另一端溢出。

平流式二沉池设计计算中,如何根据处理水量与水质确定关键设计参数?

1 结构特点

  • 池体形式:矩形或长方形,长度与宽度比通常为4:1~10:1,确保水流均匀分布。
  • 分区设计:进水区、沉淀区(有效水深1.2~2.0m)、污泥区(深度根据污泥量计算)、出水区(设置溢流堰或出水槽)。
  • 防短路措施:进水端设置导流墙或挡板,出水端设置整流板,避免水流直接从进水端流向出水端。

2 工作原理

污水进入沉淀区后,流速降至0.3~0.5m/h(水平流速),悬浮颗粒在重力作用下沉降,污泥区污泥通过排泥系统(如机械刮泥机或静压排泥)排出,保持污泥浓度稳定,出水区设置溢流堰,控制出水水位,确保出水水质达标。

主要设计参数

设计平流式二沉池需确定以下关键参数,直接影响处理效果:

设计参数计算公式/取值范围说明
设计流量( Q_{text{max}} )最大日最大时流量
停留时间( t = 1.5 sim 2.0 , text{h} )根据处理要求(如出水SS指标)
水平流速( v = 0.3 sim 0.5 , text{m/h} )防止沉淀物被冲刷
有效水深( h = 1.2 sim 2.0 , text{m} )一般取1.5m左右
污泥区上升流速( u = 0.0005 sim 0.001 , text{m/s} )防止污泥上浮

设计计算步骤

以日处理水量10000m³/d(最大日最大时流量4.17m³/s)为例,分步说明设计过程:

平流式二沉池设计计算中,如何根据处理水量与水质确定关键设计参数?

1 计算设计流量

[
Q_{text{max}} = frac{10000 , text{m}^3/text{d}}{24 times 3600 , text{s/h}} times 24 , text{h} = 4.17 , text{m}^3/text{s}
]

2 确定池体尺寸

  • 有效容积
    [
    V = Q_{text{max}} times t = 4.17 , text{m}^3/text{s} times 5400 , text{s} = 22518 , text{m}^3
    ]
  • 水平流速取0.4m/h,则池体总长度:
    [
    L = frac{Q_{text{max}}}{B times v} quad (text{B为宽度})
    ]
    若宽度B=10m,则:
    [
    L = frac{4.17}{10 times 0.4} approx 10.4 , text{m} quad (text{取整数} , 10 , text{m})
    ]
  • 有效水深取1.5m,则沉淀区面积:
    [
    A = frac{V}{L times h} = frac{22518}{10 times 1.5} = 1501.2 , text{m}^2
    ]
    实际宽度B取15m,则长度L=1501.2/15≈100m(符合4:1比例)。

3 计算污泥区尺寸

  • 污泥停留时间取1天(24h),则污泥体积:
    [
    Vs = Q{text{max}} times t_s = 4.17 , text{m}^3/text{s} times 86400 , text{s} = 360 , text{m}^3
    ]
  • 污泥区深度:
    [
    h_s = frac{V_s}{A_s} quad (text{A}_s text{为污泥区面积})
    ]
    若污泥区宽度与沉淀区相同(15m),则:
    [
    h_s = frac{360}{15 times 100} = 0.24 , text{m} quad (text{取} , 0.3 , text{m} text{留余量})
    ]

4 排泥系统设计

  • 污泥量计算
    污泥产率按0.3kg MLSS/(kg BOD·d),MLSS=3000mg/L,则每日污泥量:
    [
    W = Q_{text{max}} times 24 times 1000 times 0.3 / 1000 = 20736 , text{kg/d}
    ]
  • 排泥方式:采用机械刮泥机,排泥管直径200mm,排泥量按污泥含水率99.2%计算,满足排泥需求。

关键设计要点

  1. 防短路设计:进水端设置导流墙,长度约为池长的1/5~1/4,引导水流均匀分布;出水端设置整流板,避免水流直接短路。
  2. 排泥方式选择:高污泥量时采用机械刮泥机,低污泥量时采用静压排泥,需确保排泥管路畅通,防止污泥积聚。
  3. 防止浮渣积聚:在出水区设置浮渣收集槽,定期清理,避免浮渣影响出水水质。

应用案例(示例)

某污水处理厂设计流量4.17m³/s,采用平流式二沉池,实际尺寸为长100m、宽15m、有效水深1.5m,污泥区深度0.3m,运行中通过调整水平流速(0.4m/h)和污泥停留时间(1天),出水SS稳定在20mg/L以下,符合排放标准。

问答FAQs

  1. Q:平流式二沉池的设计流量如何确定?
    A:设计流量应采用污水处理厂的最大日最大时流量,通常通过日平均流量乘以变化系数(如1.5~2.0)得到,确保池体尺寸满足高峰期处理需求。

    平流式二沉池设计计算中,如何根据处理水量与水质确定关键设计参数?

  2. Q:设计中如何防止平流式二沉池出现“短路”现象?
    A:通过在池体进水端设置导流墙或挡板,引导水流均匀分布;调整进水口和出水口的位置,避免水流直接短路;控制水平流速在合理范围内(0.3~0.5m/h),避免流速过高导致沉淀物被冲刷。

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