平流式沉淀池的设计与计算
平流式沉淀池是污水处理系统中常用的重力沉淀设施，以水平流动的水流和重力作用实现悬浮颗粒的沉降分离，结构简单、处理能力大，适用于各类规模污水处理厂，本文系统阐述其设计理论与计算方法，为工程实践提供参考。
平流式沉淀池的核心功能是去除污水中的悬浮物（如泥沙、有机颗粒等），为后续处理单元（如生物处理、过滤等）提供稳定水质，其典型结构为长方形池体，水流沿水平方向流动，通过“沉淀时间”和“表面负荷”控制沉淀效果，适用场景包括：进水悬浮物浓度较高、水量较大、对沉淀效率要求中等的污水处理系统。
主要设计参数
设计平流式沉淀池需明确以下关键参数，直接影响处理效果与工程成本：
| 设计参数 | 定义与作用 | 常用范围/说明 |
|---|---|---|
| 设计流量（Q） | 污水设计处理量，考虑变化系数 | Q = Q_max × 变化系数（Q_max为最大流量） |
| 沉淀时间（t） | 污水在池内停留时间，保证沉降效果 | 1~3 h（根据水质调整） |
| 表面负荷（q） | 单位池表面积单位时间的过水流量 | 1~5 m³/(m²·h)（低浓度用高负荷） |
| 池体尺寸（L/B/H） | 长度、宽度、有效水深 | L:B=3:1~5:1，H=1.2~2.5 m |
| 污泥区参数 | 污泥斗容积、排泥管直径等 | 污泥斗角度45~60°，排泥管≥200mm |
设计计算步骤
以设计流量、沉淀时间为基础，逐步确定各参数：
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确定设计流量
计算公式：( Q = Q{text{max}} times K )
( Q{text{max}} ) 为最大设计流量（m³/h），( K ) 为变化系数（通常取1.3~1.5）。 -
计算沉淀时间
公式：( t = frac{V}{Q} )
( V ) 为有效容积（m³），需结合后续池体尺寸确定。
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计算表面面积
公式：( A = frac{Q}{q} )
( A ) 为池表面积（m²），( q ) 为表面负荷（m³/(m²·h)）。 -
确定池体尺寸
根据场地限制选择合理长宽比（( L:B = 3:1 sim 5:1 )），计算水深：
( H = frac{A}{L times B} )，需满足 ( H = 1.2 sim 2.5 , text{m} )（避免过深导致排泥困难）。 -
污泥区设计
- 污泥斗容积：( V_s = frac{1}{3} times H_s times B_s times L_s )（( H_s ) 为污泥斗高度，( B_s/L_s ) 为底宽/长度）。
- 排泥管直径：根据污泥量计算，200 mm，确保污泥顺利排出。
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进出水系统设计
- 穿孔墙：开孔率5%~10%，孔径20~30 mm，均匀布水避免短流。
- 溢流堰：堰长 ( L_w = frac{Q}{q_w} )（( q_w ) 为堰负荷，通常0.01~0.02 m³/(m·s)），确保出水均匀。
关键设计要素详解
- 沉淀时间：需通过水质试验确定，一般1~3 h，时间过短会导致悬浮物无法充分沉降，过长则增加池体容积。
- 表面负荷：直接影响处理效率，低悬浮物浓度（<100 mg/L）时，可采用高负荷（3~5 m³/(m²·h)）；高浓度（>500 mg/L）时，宜用低负荷（1~2 m³/(m²·h)）。
- 池体尺寸：长宽比3:1~5:1可优化水流分布，水深1.2~2.5 m兼顾沉淀效果与排泥便利性。
- 污泥斗角度：45~60°是平衡容积利用率和排泥效率的最佳范围，角度过小易导致污泥堆积，过大则浪费空间。
运行维护要点
- 定期检查穿孔墙、溢流堰是否堵塞，清理堰前积泥。
- 确保排泥系统（如穿孔管、静水压力排泥）正常运行，避免污泥厌氧发酵。
- 定期监测污泥浓度与沉淀效率，调整运行参数（如表面负荷、沉淀时间）。
FAQs
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问题：平流式沉淀池的表面负荷如何选择？
解答：表面负荷（( q )）的选择需结合进水水质与悬浮物特性，低浓度污水（如<100 mg/L）可采用高负荷（3~5 m³/(m²·h)）；高浓度污水（>500 mg/L）则宜用低负荷（1~2 m³/(m²·h)），需通过水质试验验证最佳负荷，确保沉淀效率达标。
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问题：污泥斗的角度对排泥效果有什么影响？
解答：污泥斗角度（( alpha )）直接影响污泥堆积与排出效率，角度过小（<45°）会导致污泥堆积在斗底，排泥不畅；角度过大（>60°）则容积浪费，增加成本，推荐采用45~60°，同时确保排泥管直径≥200 mm，保障污泥快速排出。
通过系统设计计算与合理参数选择，平流式沉淀池可有效实现悬浮物去除,为污水处理流程提供可靠的前处理保障。
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