平流式沉淀池是水处理工程中常用的重力沉淀设备，通过水流平流通过沉淀区域，使悬浮颗粒在重力作用下沉降，实现固液分离，其设计计算是确保处理效果的关键环节,本文将系统介绍平流式沉淀池的计算公式及相关参数。
基本原理
平流式沉淀池的核心是利用颗粒的沉降速度与水流速度的关系，当水流速度小于颗粒沉降速度时，颗粒得以沉淀，主要影响因素包括：颗粒沉降速度、水流流速、沉淀池有效水深、停留时间等，颗粒沉降速度可通过斯托克斯公式计算，而沉淀池的设计需保证水流速度低于颗粒沉降速度,以实现有效分离。
计算公式详解
平流式沉淀池的计算涉及总容积、有效面积、有效水深等核心参数，以下是关键公式及物理意义：
| 计算参数 | 公式 | 物理意义/说明 |
|---|---|---|
| 总容积 | ( V = Q cdot t ) | 流量（( Q )，m³/h）乘以沉淀时间（( t )，h），得到沉淀池所需总容积（m³） |
| 有效面积 | ( A = frac{Q}{u_0} ) | 流量（( Q )，m³/h）除以表面负荷率（( u_0 )，m³/(m²·h)），得到沉淀池有效面积（m²） |
| 有效水深 | ( h = frac{V}{A} ) | 总容积（( V )，m³）除以有效面积（( A )，m²），得到沉淀池有效水深（m） |
| 颗粒沉降速度 | ( u = frac{g cdot (rho_s – rho_l) cdot d^2}{18 cdot mu} ) | 斯托克斯公式，计算颗粒在流体中的自由沉降速度（( u )，m/s）， g )为重力加速度，( rho_s )、( rho_l )为颗粒与流体密度，( d )为颗粒直径，( mu )为流体粘度 |
设计参数
- 表面负荷率（( u_0 )）：是单位沉淀池表面积单位时间内处理的水量，是核心设计参数，一般根据水质特性确定，给水处理中( u_0 )常取1.0~3.0 m³/(m²·h)；工业废水需根据悬浮物浓度、颗粒粒径调整，浓度高时降低( u_0 )以提高沉淀效率。
- 停留时间（( t )）：指污水在沉淀池内的停留时间，与总容积和流量相关（( t = V/Q )），一般给水处理中取1~4h，工业废水根据处理要求灵活调整。
- 有效水深（( h )）：通常取2~4m，需兼顾颗粒沉降空间和池体稳定性,过深会增加建设成本和运行风险。
实例计算（参考示例）
假设设计流量( Q = 1000 , text{m}^3/text{h} )，沉淀时间( t = 2 , text{h} )，表面负荷率( u_0 = 2.0 , text{m}^3/(text{m}^2 cdot text{h}) )。
- 总容积：( V = 1000 times 2 = 2000 , text{m}^3 )；
- 有效面积：( A = frac{1000}{2.0} = 500 , text{m}^2 )；
- 有效水深：( h = frac{2000}{500} = 4 , text{m} )。
常见问题解答（FAQs）
如何确定平流式沉淀池的有效水深？
有效水深需综合考虑颗粒沉降特性、池体结构及运行稳定性，一般取2~4m，给水处理中常用3~4m；工业废水若颗粒较大、沉降快，可取较小值（如2~3m），反之则取较大值（如3~4m）。表面负荷率与沉淀效率的关系是什么？
表面负荷率（( u_0 )）是单位沉淀池表面积单位时间处理的水量，其大小直接影响沉淀效率，当( u_0 )较小时，水流速度慢，颗粒有充足时间沉降，沉淀效率高；但过小会导致池体容积增大，增加投资和占地，一般通过试验或参考类似工程经验确定，给水处理中( u_0 )取1.0~3.0 m³/(m²·h)，工业废水需根据水质调整，如悬浮物浓度高则适当降低( u_0 )以提高沉淀效果。
通过以上公式和参数的合理应用，可确保平流式沉淀池达到预期的处理效果,实现高效固液分离。
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