平流式絮凝池的设计计算方法、参数选取及步骤详解，如何准确进行？

平流式絮凝池的设计计算

平流式絮凝池是水处理工艺中实现絮凝过程的关键构筑物,通过控制水流速度和停留时间，使微小悬浮颗粒逐步结合成较大絮体，是沉淀池前的重要预处理环节，其设计计算需遵循水力学原理，综合考虑水质特性、处理规模及絮凝效果要求，确保絮凝过程高效、稳定，本文将系统阐述平流式絮凝池的设计计算方法，涵盖基本原理、主要参数、设计步骤及配套设施，以期为工程设计提供参考。

平流式絮凝池

平流式絮凝池是一种水平方向水流运动的絮凝池,池体呈长方形，水流从进水端流入，沿水平方向流动至出水端，通过设置多段絮凝区，逐步调整水流速度和速度梯度，实现颗粒絮凝，其特点包括结构简单、施工方便、运行稳定、适应性强，适用于中小型水处理工程。

设计计算基本原理

絮凝过程的核心是控制颗粒碰撞频率,通过速度梯度( G )（单位时间单位体积内的能量输入，单位：( text{s}^{-1} )）和停留时间( t )（单位：s）来表征，速度梯度需逐步增大，通常分为3-4段，每段( G )值递增（如第一段10-30( text{s}^{-1} )，第二段30-80( text{s}^{-1} )，第三段80-150( text{s}^{-1} )），停留时间则逐步延长（如第一段2-3分钟，第二段3-5分钟，第三段5-8分钟），总絮凝时间一般取15-30分钟，具体根据水质和絮凝效果试验确定。

主要设计参数与计算步骤

1. 设计流量( Q )：根据处理规模确定，单位为( text{m}^3/text{h} )或( text{m}^3/text{s} )。
2. 总絮凝时间( t )：经验值15-30分钟，需通过试验优化。
3. 速度梯度( G )：根据水质和絮凝效果确定，通常采用分段控制。
4. 池体尺寸：长( L )、宽( B )、深( H )，需满足水力负荷要求（如表面负荷1-3( text{m}^3/(text{m}^2 cdot text{h}) )）。
5. 絮凝段数：通常为3-4段，每段长度、宽度、深度计算。

各段设计计算详解

1. 确定总絮凝时间( t )：根据试验或类似工程经验，取20分钟（1200秒）。
2. 分段停留时间分配：假设分为3段，每段停留时间分别为( t_1=4 )分钟（240秒），( t_2=6 )分钟（360秒），( t_3=10 )分钟（600秒），总( t=t_1+t_2+t_3=1200 )秒。
3. 计算各段流速( v )：流速( v=G cdot rho )， rho=1000 text{kg/m}^3 )（水的密度），( G )为各段速度梯度（( text{s}^{-1} )），计算得各段( v )值。
4. 计算各段长度( L )：( L=v cdot t )（m），例如第一段( v_1=0.05 text{m/s} )，( t_1=240 text{s} )，则( L_1=0.05 times 240=12 text{m} )。
5. 计算各段宽度( B )：( B=Q/(v cdot B) )， B )为池宽（m），( Q )为设计流量（( text{m}^3/text{s} )），计算得各段宽度。
6. 计算各段深度( H )：深度需满足水力负荷要求，一般取1.5-2.5m，超高0.3-0.5m。

絮凝池各絮凝段设计参数表
| 絮凝段 | 速度梯度( G )（( text{s}^{-1} )） | 停留时间( t )（s） | 流速( v )（( text{m/s} )） | 长度( L )（m） | 宽度( B )（m） | 深度( H )（m） |
|——–|————————————–|———————-|——————————-|——————|——————|——————|
| 第一段 | 10-30 | 240 | 0.05-0.15 | 12-36 | 2-4 | 1.5-2.5 |
| 第二段 | 30-80 | 360 | 0.15-0.4 | 54-144 | 3-6 | 1.5-2.5 |
| 第三段 | 80-150 | 600 | 0.4-0.75 | 240-450 | 4-8 | 1.5-2.5 |

注：具体参数需根据水质和试验调整。

配套设施设计

1. 配水系统：采用穿孔墙或穿孔管，均匀分配进水，避免短流，穿孔墙开孔率一般取5%-10%，孔径10-20mm，孔间距100-150mm。
2. 出水系统：采用溢流堰或出水槽，确保出水均匀，堰上水头0.1-0.2m，堰长与池宽匹配。
3. 搅拌装置：采用桨板式搅拌器，桨板宽度0.1-0.2m，转速20-50r/min，桨板间距0.5-1.0m，安装在池体中部，每段设置一组或多组，根据( G )值调整转速。
4. 排泥系统：采用穿孔排泥管，设置在池底，孔径20-30mm，孔间距200-300mm，定期排泥，保持池底清洁。

设计注意事项

• 絮凝池需设置温度调节措施,避免水温变化影响絮凝效果。
• 池体需采取防渗措施,防止渗漏。
• 配水系统需定期清理,防止堵塞。
• 搅拌装置需定期维护,确保运行稳定。

相关问答FAQs

1. Q：如何确定絮凝池的总停留时间？
   A：总停留时间需根据水质特性（如悬浮物浓度、颗粒大小）和絮凝效果试验确定，一般经验值为15-30分钟，可通过小试或中试试验优化，确保絮体颗粒大小适中、沉降性能良好。

2. Q：平流式絮凝池的搅拌装置有哪些类型？
   A：常见的搅拌装置包括桨板式搅拌器、机械搅拌器、空气搅拌器，桨板式搅拌器结构简单、运行稳定，适用于中小型工程；机械搅拌器适用于大型工程，可精确控制转速；空气搅拌器通过曝气产生气泡搅拌，适用于低浊度水。