平流式沉淀池计算，如何通过设计流量与沉淀效率确定池体关键尺寸？

平流式沉淀池相关计算

基本参数与设计要求

平流式沉淀池是水处理工程中常用的重力沉淀设施，通过水流沿池长方向缓慢流动，实现悬浮颗粒的沉降分离，广泛应用于给水处理、工业废水处理等领域，其设计需遵循《室外给水设计规范》（GB 50013）、《室外排水设计规范》（GB 50014）等标准，核心是确定合理的参数与尺寸，确保处理效率与经济性。

设计需明确的关键参数包括：

• 设计流量（Q）：沉淀池的设计处理水量，单位为m³/h或m³/d。
• 表面负荷率（q）：单位池表面积在单位时间内的进水流量，是衡量处理能力的重要指标，单位为m³/(m²·h)。
• 停留时间（t）：水流在沉淀池内的停留时长，单位为h或min，直接影响沉淀效果。
• 有效水深（h）：沉淀池有效水深，单位为m，一般取2~3m。
• 污泥区容积：用于储存污泥的容积，需根据污泥产率与储存天数计算。

核心计算参数解析

1. 表面负荷率（q）
   表面负荷率是沉淀池设计的关键指标，计算公式为：
   [ q = frac{Q}{A} ]
   ( A ) 为沉淀池有效面积（m²），( Q ) 为设计流量（m³/h），表面负荷率的选择需结合水质、颗粒沉降特性，一般给水处理初沉池q≤1.5m³/(m²·h)，工业废水处理根据水质调整。

2. 停留时间（t）
   停留时间反映水流在沉淀池内的停留时长，计算公式为：
   [ t = frac{V}{Q} ]
   ( V ) 为沉淀池有效容积（m³），( Q ) 为设计流量（m³/h），给水处理中，初沉池停留时间一般取1.5~2.5h，工业废水处理根据处理需求调整。

3. 有效水深（h）
   有效水深是沉淀池的垂直高度，计算公式为：
   [ h = q cdot t ]
   （注：当q单位为m³/(m²·h)，t单位为h时，h单位为m）
   若q=1.2m³/(m²·h)，t=1.5h，则有效水深h=1.2×1.5=1.8m，符合规范要求（≥2m）。

4. 水力停留时间（HRT）
   水力停留时间即停留时间t，是沉淀池的重要设计参数，直接影响沉淀效果。

   

沉淀池容积与尺寸计算

1. 有效容积（V_e）
   有效容积是沉淀池内用于水流停留的容积，计算公式为：
   [ V_e = Q cdot t ]
   （单位：m³）
   设计流量Q=1000m³/h，停留时间t=1.5h，则有效容积V_e=1000×1.5=1500m³。

2. 污泥区容积（V_s）
   污泥区容积需根据污泥产率与储存天数计算，污泥产率（S）指单位体积进水产生的污泥量，单位为m³/(m³·d)，给水处理初沉池S一般取0.002~0.003m³/(m³·d)。
   污泥区容积计算公式：
   [ V_s = Q cdot S cdot n ]
   ( n ) 为污泥储存天数（d），一般取1~3d。
   Q=1000m³/h，S=0.003m³/(m³·d)，n=2d，则污泥区容积V_s=1000×0.003×2=6m³。

3. 总容积（V_total）
   总容积为有效容积与污泥区容积之和：
   [ V_{text{total}} = V_e + V_s ]
   仍以上述数据为例，V_total=1500+6=1506m³。

4. 尺寸确定

• 有效面积（A）：由表面负荷率计算，( A = frac{Q}{q} )。
  Q=1000m³/h，q=1.2m³/(m²·h)，则A=1000/1.2≈833.33m²。
• 池长（L）：池长需满足水流流速要求（一般取0.1~0.3m/s），计算公式为：
  [ L = frac{V_e}{b cdot h} ]
  ( b ) 为池宽（m），( h ) 为有效水深（m）。
  若池宽b=10m，h=1.8m，则L=1500/(10×1.8)=83.33m。
• 池宽（b）：池宽需考虑施工与维护，一般取5~15m，调整后满足面积要求。

典型计算示例

以设计流量Q=1000m³/h的给水处理初沉池为例，设计步骤如下：

设计注意事项与优化

• 表面负荷率选择：过高会导致沉淀效果下降，过低会增加池体尺寸与投资，需根据水质调整，如高浊度水可适当提高表面负荷率。
• 停留时间控制：停留时间过短会导致颗粒未充分沉降，过长会增加池体尺寸，一般给水处理初沉池t≥1.5h，工业废水处理根据需求调整。
• 污泥区设计：污泥区容积需满足储存需求，避免污泥堆积导致上浮，需设置污泥排泥设施（如刮泥机），保证污泥及时排出。
• 水流流速控制：池内水平流速需控制在0.1~0.3m/s，过高会导致颗粒无法沉降，过低会增加池体尺寸。

相关问答（FAQs）

1. 问题：表面负荷率如何选择？
   解答：表面负荷率是沉淀池处理能力的关键指标，选择需结合水质、颗粒沉降特性，给水处理初沉池一般取1.0~1.5m³/(m²·h)，工业废水处理根据悬浮物浓度调整（如低浓度废水可提高至2~3m³/(m²·h)），过高会导致沉淀效果下降，过低会增加池体尺寸与投资。

2. 问题：停留时间与有效水深的关系是什么？
   解答：有效水深可通过表面负荷率与停留时间的乘积计算（h=q·t），两者直接相关，停留时间越长，有效水深越大，但需平衡处理效果与池体尺寸，一般给水处理初沉池停留时间≥1.5h，有效水深≥2m,工业废水处理根据需求调整。