平流式沉淀池设计与计算的关键步骤及参数如何确定？

平流式沉淀池设计与计算

平流式沉淀池是污水处理中最常用的沉淀池类型之一,其核心结构为长方形水池，水流沿水平方向缓慢流动，通过重力作用实现悬浮颗粒的分离，该池型具有结构简单、操作方便、处理效果稳定、适应水量变化能力强等特点，广泛用于城市污水、工业废水的预处理及深度处理环节。

平流式沉淀池的设计需依据水质、水量及处理要求确定关键参数，主要包括：

设计流量：根据进水水质、水量变化范围及设计规模确定，通常取最大日流量。
沉淀时间：指污水在沉淀池内的停留时间，直接影响沉淀效果，一般取1.0~2.0h（城市污水常用1.5~2.0h）。
表面负荷：单位时间内单位沉淀池表面积处理的水量，是核心设计参数，城市污水常用1.0~2.5 m³/(m²·h)。
水平流速：水流在沉淀池内的流速，应小于颗粒的沉降速度（一般≤5 mm/s），以避免颗粒被水流带出。
污泥区容积：根据污泥量计算，污泥量按每日污泥量公式计算：( W = frac{Q cdot SS cdot alpha}{1000 cdot eta} )（ SS )为进水悬浮物浓度，( alpha )为污泥浓缩系数，( eta )为沉淀效率）。
污泥含水率：一般取95%~98%，用于计算污泥体积。

平流式沉淀池的主要尺寸包括池长、池宽、有效水深、污泥斗尺寸等，计算步骤如下：

沉淀池面积计算
公式：( A = frac{Q}{q cdot t} )
( Q )为设计流量（m³/h），( q )为表面负荷（m³/(m²·h)），( t )为沉淀时间（h）。
池长计算
公式：( L = frac{A}{B} )
( B )为池宽（m），通常取2~6m（根据结构及配水要求确定）。
有效水深计算
公式：( h = frac{Q}{A} )
有效水深一般取1.2~2.5m（常用1.5~2.0m），需满足沉淀时间要求。
污泥斗尺寸计算
污泥斗为圆锥形，容积计算公式：
( V_{text{斗}} = frac{1}{3} h_1 (B_1^2 + B_1 b + b^2) )
( h_1 )为污泥斗高度（m），( B_1 )为污泥斗顶宽（m），( b )为污泥斗底宽（m）。

平流式沉淀池的水头损失主要来自进水区、沉淀区、出水区及池底坡度，总水头损失一般不超过0.3m，计算步骤如下：

配水系统：采用穿孔墙或穿孔管配水，确保水流均匀分布，避免短流，穿孔墙孔径一般取20~30mm，孔眼流速控制在0.6~0.8 m/s。
集水系统：采用多槽式集水槽，槽宽取0.2~0.4m，槽内流速控制在0.6~0.8 m/s，出水堰负荷控制在2~3 m³/(m·h)。
排泥系统：采用静水压力排泥或机械排泥，静水压力排泥时，污泥斗底部设排泥管（DN200~DN300），管径根据排泥量确定；机械排泥时，采用刮泥机或吸泥机。
池体结构：采用钢筋混凝土结构，池壁厚度根据荷载及水深确定（一般取200~400mm），池底厚度根据坡度及荷载确定（一般取300~500mm）。

以城市污水设计流量( Q = 5000 , text{m}^3/text{d} = 208.33 , text{m}^3/text{h} )为例：

设计参数：表面负荷( q = 1.5 , text{m}^3/(text{m}^2 cdot text{h}) )，沉淀时间( t = 1.5 , text{h} )。
沉淀池面积：( A = frac{208.33}{1.5 times 1.5} approx 92.59 , text{m}^2 )。
池宽：取( B = 4 , text{m} )，则池长( L = frac{92.59}{4} approx 23.15 , text{m} )（取24m）。
有效水深：取( h = 1.5 , text{m} )，则容积( V = A cdot h = 92.59 times 1.5 approx 138.89 , text{m}^3 )。
污泥斗容积：设污泥斗顶宽( B_1 = 1.5 , text{m} )，底宽( b = 0.5 , text{m} )，高( h1 = 1 , text{m} )，则( V{text{斗}} = frac{1}{3} times 1 times (1.5^2 + 1.5 times 0.5 + 0.5^2) approx 1.08 , text{m}^3 )（每日污泥量约1.33m³，满足要求）。

问题：平流式沉淀池的表面负荷如何确定？
解答：表面负荷是单位面积沉淀池在单位时间内处理的水量，是核心设计参数，其确定需综合考虑水质（如悬浮物浓度）、水温（影响颗粒沉降速度）、沉淀时间及处理要求，城市污水一般取1.0~2.5 m³/(m²·h)，工业废水需根据具体水质调整。
问题：沉淀池的有效水深一般取多少？
解答：有效水深是沉淀池内水深，直接影响沉淀时间及处理效果，一般取1.2~2.5m，城市污水常用1.5~2.0m，具体取值需满足设计沉淀时间要求，同时考虑池体结构及施工可行性。

（全文约1203字）

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