如何计算平流式沉淀池污泥斗的容积？涉及哪些计算参数和具体步骤？

平流式沉淀池污泥斗容积计算需结合污泥量、储存需求及污泥斗结构参数综合确定，以下是详细步骤与说明：

核心原理与参数定义

平流式沉淀池污泥斗用于收集沉淀池底部污泥,其容积需满足至少2~4h的污泥储存需求（常用2h），计算时需明确以下关键参数：

• 设计流量（Q）：沉淀池处理水量（m³/d）；
• 进水悬浮物浓度（S₀）：原水/处理水悬浮物浓度（mg/L）；
• 污泥含水率（P）：湿污泥水分质量分数（%），初沉池约95%~96%，二沉池约99%~99.5%；
• 污泥固体浓度（C）：单位体积湿污泥中干污泥质量（kg/m³），与含水率相关（( C = 1000 times (1 – P/100) )）；
• 污泥储存时间（t）：污泥在污泥斗的停留时间（h），设计取2~4h（常用2h）；
• 污泥斗结构参数：锥角（α，常用60°）、上口宽度（B₁）、下口宽度（b）、高度（h）等。

污泥量计算步骤

污泥量包括初次沉淀池（初沉池）和二次沉淀池（二沉池）的污泥量之和，分步计算后累加。

初沉池污泥量计算

• 干污泥量：
  [
  W_1 = Q times S_0 times frac{1 – P_1}{1000}
  ]
  ( P_1 ) 为初沉池污泥含水率（%），( S_0 ) 为进水悬浮物浓度（mg/L），( Q ) 为设计流量（m³/d）。

• 湿污泥体积：
  [
  V_1 = frac{W_1}{C_1}
  ]
  ( C_1 ) 为初沉池污泥固体浓度（kg/m³），与含水率相关（( C_1 = 1000 times (1 – P_1/100) )），通常取2000~5000 kg/m³。

示例：
设 ( Q = 10000 , text{m}^3/text{d} )，( S_0 = 200 , text{mg/L} )，( P_1 = 95% )，则：
( W_1 = 10000 times 200 times frac{1 – 0.95}{1000} = 100 , text{kg/d} )；
若 ( C_1 = 3000 , text{kg/m}^3 )，则 ( V_1 = 100 / 3000 approx 0.033 , text{m}^3/text{d} )。

二沉池污泥量计算

二沉池污泥量计算方法类似,参数不同：

• 干污泥量：
  [
  W_2 = Q times S_2 times frac{1 – P_2}{1000}
  ]
  ( P_2 ) 为二沉池污泥含水率（%），( S_2 ) 为二沉池进水悬浮物浓度（mg/L），通常低于初沉池（如50~100 mg/L）；
  ( C_2 ) 为二沉池污泥固体浓度（kg/m³），通常取1000~1500 kg/m³。

  

• 湿污泥体积：
  [
  V_2 = frac{W_2}{C_2}
  ]

示例：
设 ( Q = 10000 , text{m}^3/text{d} )，( S_2 = 80 , text{mg/L} )，( P_2 = 99% )，则：
( W_2 = 10000 times 80 times frac{1 – 0.99}{1000} = 0.8 , text{kg/d} )；
若 ( C_2 = 1200 , text{kg/m}^3 )，则 ( V_2 = 0.8 / 1200 approx 0.00067 , text{m}^3/text{d} )。

总污泥量与储存需求

• 总湿污泥量：
  [
  V_{text{总}} = V_1 + V_2
  ]

• 每日储存需求：
  [
  V{text{储}} = V{text{总}} times frac{t}{24}
  ]
  ( t ) 为储存时间（h），设计取2h，则 ( V{text{储}} = V{text{总}} / 12 )。

示例：
( V{text{总}} = 0.03367 , text{m}^3/text{d} )，( t = 2 , text{h} )，则：
( V{text{储}} = 0.03367 / 12 approx 0.00281 , text{m}^3 )。

污泥斗容积计算

污泥斗通常为圆锥台形，容积公式为：
[
V_{text{斗}} = frac{pi h}{3} times (R_1^2 + R_2^2 + R_1 R_2)
]

• ( h ) 为污泥斗高度（m）；
• ( R_1 ) 为上口半径（m）；
• ( R_2 ) 为下口半径（m）。

结构参数关联

平流式沉淀池污泥斗尺寸与池体结构相关：

• 上口宽度 ( B_1 ) 等于沉淀池宽度 ( B )；
• 下口宽度 ( b = B times tanalpha )（( alpha ) 为锥角，常用60°）；
• ( R_1 = B/2 )，( R_2 = (B times tanalpha)/2 )。

示例：
若 ( B = 3 , text{m} )，( alpha = 60^circ )（( tan60^circ approx 1.732 )），则：
( R_1 = 3/2 = 1.5 , text{m} )，( R_2 = (3 times 1.732)/2 approx 2.598 , text{m} )。

容积匹配与参数求解

污泥斗容积需满足 ( V{text{斗}} geq V{text{储}} )，结合结构参数，可通过公式解出污泥斗高度 ( h ) 或调整结构尺寸。

实际工程简化方法：
对于圆锥台形污泥斗，当锥角为60°时，容积近似为：
[
V{text{斗}} approx 0.3 times h times B^2
]
结合储存需求，确定 ( h )：
[
h approx frac{V{text{储}}}{0.3 times B^2}
]

示例：
若 ( B = 3 , text{m} )，( V_{text{储}} = 0.00281 , text{m}^3 )，则：
( h approx frac{0.00281}{0.3 times 3^2} approx 0.00104 , text{m} )。
（注：实际工程中，设计流量较大时，污泥量显著增加，需合理调整参数。）

关键参数调整与注意事项

• 污泥量参数：进水悬浮物浓度、污泥含水率需根据实际水质确定，避免经验参数偏差。
• 储存时间：结合排泥设备运行频率调整（如短时运行