沉淀池設(shè)計計算(平流式-輻流式-豎流式-斜板)

沉淀池沉淀池是利用重力沉降作用將密度比水大的懸浮顆粒從水中去除的處理構(gòu)筑物，是廢水處理中應(yīng)用最廣泛的處理單元之一，可用于廢水的處理、生物處理的后處理以及深度處理。在沉砂池應(yīng)用沉淀原理可以去除水中的無機雜質(zhì)，在初沉池應(yīng)用沉淀原理可以去除水中的懸浮物和其他固體物，在二沉池應(yīng)用沉淀原理可以去除生物處理出水中的活性污泥，在濃縮池應(yīng)用沉淀原理別離污泥中的水分、使污泥得到濃縮，在深度處理領(lǐng)域?qū)Χ脸爻鏊有跄齽┗炷错懞髴?yīng)用沉淀原理可以去除水中的懸浮物。沉淀池包括進水區(qū)、沉淀區(qū)、緩沖區(qū)、污泥區(qū)和出水區(qū)五個局部。進水區(qū)和出水區(qū)的作用是使水流均勻地流過沉淀池，防止短流和減少紊流對沉淀產(chǎn)生的不利影響，同時減少死水區(qū)、提高沉淀池的容積利用率；沉淀區(qū)也稱澄清區(qū)，即沉淀池的工作區(qū)，是沉淀顆粒與廢水別離的區(qū)域；污泥區(qū)是污泥貯存、濃縮和排出的區(qū)域；緩沖區(qū)那么是分隔沉淀區(qū)和污泥區(qū)的水層區(qū)域，保證已經(jīng)沉淀的顆粒不因水流攪動而再行浮起。沉淀池的原理沉淀池是利用水流中懸浮雜質(zhì)顆粒向下沉淀速度大于水流向卜流動速度、或向下沉淀時間小于水流流出沉淀池的時間時能與水流別離的原理實現(xiàn)水的凈化。理想沉淀池的處理效率只與外表負荷有關(guān)，即與沉淀池的外表積有關(guān)，而與沉淀池的深度無關(guān)，池深只與污泥貯存的時間和數(shù)量及防止污泥受到?jīng)_刷等因素有關(guān)。而在實際連續(xù)運行的沉淀池中，由于水流從出水堰頂溢流會帶來水流的上升流速，因此沉淀速度小于上升流速的顆粒會隨水流走，沉淀速度等于卜-升流速的顆粒會懸浮在池中，只有沉淀速度大于上升流速的顆粒才會在池中沉淀下去。而沉淀顆粒在沉淀池中沉淀到池底的時間與水流在沉淀池的水力停留時間有關(guān)，即與池體的深度有關(guān)。理論上講，池體越淺，顆粒越容易到達池底，這正是斜管或斜板沉淀池等淺層沉淀池的理論依據(jù)所在。為了使沉淀池中略大于上升流速的顆粒沉淀下去和防止已沉淀下去的污泥受到進水水流的擾動而重新浮起，因而在沉淀區(qū)和污泥貯存區(qū)之間留有緩沖區(qū)，使這些沉淀池中略大于上升流速的顆?；蛑匦赂∑鸬念w粒之間相互接觸后，再次沉淀下去。用沉淀池的類型

按水流方向劃分，沉淀池可分為平流式、輻流式和豎流式三種，還有根據(jù)“淺層理論”開展出來的斜板(管)沉淀池。各自的優(yōu)缺點和適用范圍見表3—3。什么是沉淀池的水力負荷沉淀池的水力負荷也就是沉淀池的外表水力負荷，即沉淀池單位時間內(nèi)單位面積所承受的水量，單位是m3／(m2·h)。根據(jù)外表水力負荷可以設(shè)計和確定沉淀池澄清區(qū)的面積和有效水深。沉淀池的水面上升流速和其水力負荷在數(shù)值上是相同的，但兩者的單位和意義不同，上升流速的單位是m /h。比方說在豎流式沉淀池中，只有沉降速度大于沉淀池水面上升流速的雜質(zhì)顆粒才能在沉淀池中沉淀去除，而沉降速度等于或小于沉淀池水面上升流速的雜質(zhì)顆粒會隨水流溢流出去；而在平流式沉淀池中，局部沉降速度小于沉淀池水面上升流速的雜質(zhì)顆粒也會被沉淀去除。沉淀池的固體通量

沉淀池的固體通量也叫固體外表負荷，即沉淀池單位時間內(nèi)單位面積所承受的固體質(zhì)量，單位是kg／(m2·h)。固體通量是初次沉淀池和二次沉淀池的關(guān)鍵運行控制指標，污泥濃縮池也利用固體通量作為控制運行的重要參數(shù)。設(shè)置沉淀池的一般要求有哪些(1)沉淀池的個數(shù)或分格數(shù)一般不少于2個，為使每個池子的人流量均等，要在人流口處設(shè)置調(diào)節(jié)閥，以便調(diào)整流量。池子的超高不能小于0.3m，緩沖層為0.3m～0.5m。(2)一般沉淀池的停留時間不能小于1h，有效水深多為2～4m(輻流式沉淀池指周邊水深)，當外表負荷一定時，有效水深與沉淀時間之比也為定值。(3)沉淀池采用機械方式排泥時，可以間歇排泥或連續(xù)排泥。不用機械排泥時，應(yīng)每日排泥，初沉池的靜水頭不應(yīng)小于1．5m，二沉池的靜水頭，生物膜法后不應(yīng)小于1．2m，活性污泥法后不應(yīng)小于0．9m。(4)采用多斗排泥時，每個泥斗均應(yīng)沒單獨的排泥管和閥門，排泥管的直徑不能小于200mm。污泥斗的斜壁與水平面的傾角，采用方斗時不能小于60°，采用圓斗時不能小于55(5)當采用重力排泥時，污泥斗的排泥管一般采用鑄鐵管，其下端伸入斗內(nèi)，頂端敞口伸出水面，以便于疏通，在水面以下1．5～2．0m處，由排泥管接出水平排泥管，污泥借靜水壓力由此管排出池外。(6)使用穿孔排泥管排泥時，排泥管長度應(yīng)在15m以內(nèi)，排泥管管徑150～200mm，孔徑15～25mm，孔眼內(nèi)流速4～5m／s，孔眼總面積與管截面積的比值為0．6～0．8，孔眼向下成45°～60°交錯排列。為防止排泥管堵塞，應(yīng)設(shè)壓力水沖洗管，根據(jù)堵塞情況及時疏通。(7)進水管有壓力時，應(yīng)設(shè)置配水井，進水管由配水井池壁接人，且應(yīng)將進水管的進口彎頭朝向井底。沉淀池進、出水區(qū)均應(yīng)設(shè)置整流設(shè)施，同時具備刮渣設(shè)施。(8)沉淀池的出水整流措施通常為溢流式集水槽，出水堰可用三角堰、孔眼等形式，普遍采用的是直角鋸齒形三角堰，堰口齒深通常為50mm，齒距為200mm左右，正常水面應(yīng)當位于齒高的1／2處。堰口設(shè)置可調(diào)式堰板上下移動機構(gòu)，在必要時可以調(diào)整。(9)沉淀池最大出水負荷，初沉池不宜大于2．9L／(s·m)，二沉池不宜大于1．7L／(s·m)。在出水堰前必須設(shè)置收集與排除浮渣的措施，如果使用機械排泥，排渣和排泥可以綜合考慮。平流式沉淀池的根本要求有哪些平流式沉淀池外表形狀一般為長方形，水流在進水區(qū)經(jīng)過消能和整流進入沉淀區(qū)后，緩慢水平流動，水中可沉懸浮物逐漸沉向池底，沉淀區(qū)出水溢過堰口，通過出水槽排出池外。平流式沉淀池根本要求如下：(1)平流式沉淀池的長度多為30～50m，池寬多為5～10m，沉淀區(qū)有效水深一般不超過3m，多為2．5～3．0m。為保證水流在池內(nèi)的均勻分布，一般長寬比不小于4：1，長深比為8～12。(2)采用機械刮泥時，在沉淀池的進水端設(shè)有污泥斗，池底的縱向污泥斗坡度不能小于0．01，一般為0．01～0．02。刮泥機的行進速度不能大于1．2m／min，一般為0．6～0．9m／min。(3)平流式沉淀池作為初沉池時，外表負荷為1～3m3／(m·h)，最大水平流速為7mm／s；作為二沉池時，最大水平流速為5mm／s。(4)人口要有整流措施，常用的人流方式有溢流堰一穿孔整流墻(板)式、底孑L人流一擋板組合式、淹沒孔人流一擋板組合式和淹沒孔人流一穿孔整流墻(板)組合式等四種。使用穿孔整流墻(板)式時，整流墻上的開孔總面積為過水斷面的6％～20％，孔口處流速為0．15～0．2m／s，孔口應(yīng)當做成漸擴形狀。(5)在進出口處均應(yīng)設(shè)置擋板，高出水面0．1～0．15m。進口處擋板淹沒深度不應(yīng)小于0．25m，一般為0．5～1.0m；出口處擋板淹沒深度一般為0．3～0．4m。進口處擋板距進水口0．5～1．0m，出口處擋板距出水堰板0．25～0．5m。(6)平流式沉淀池容積較小時，可使用穿孔管排泥。穿孔管大多布置在集泥斗內(nèi)，也可布置在水平池底上。沉淀池采用多斗排泥時，泥斗平面呈方形或近于方形的矩形，排數(shù)一般不能超過兩排。大型平流式沉淀池一般都設(shè)置刮泥機，將池底污泥從出水端刮向進水端的污泥斗，同時將浮渣刮向出水端的集渣槽。(7)平流式沉淀池非機械排泥時緩沖層高度為0．5m，使用機械排泥時緩沖層上緣宜高出刮泥板0．3m。例：某城市污水處理廠的最大設(shè)計流量Q=0.2m3/s，設(shè)計人數(shù)N=10萬人，沉淀時間t=1.5h。采用鏈帶式機刮泥，求平流式沉淀池各局部尺寸。1.池子的總外表積設(shè)外表負荷q'=2m3/m2.hA=Q*3600/q=360m2沉淀局部有效水深h2=q't=2*1.5=3.0m沉淀局部有效容積V=Qt*3600=1080m3池長設(shè)水平流速u=3.7mm/sL=3.7*1.5*3600/1000=20m池子總寬度B=A/L=360/20=18m池子個數(shù)，設(shè)每格池寬b=4.5m，n=B/b=18/4.5=4個校核長寬比，長深比長寬比:L/B=20/4.5=4.4>4(符合要求)長深比：L/h2=20/2.4=8.3〔符合要求〕8.污泥局部所需的總?cè)莘e設(shè)T=2d，污泥量為25g/人.d，污泥含水率為95%那么S=25*100/{〔100-95〕*1000}=0.5L/人.dV=SNT/1000=0.5*100000*2/1000=100m3每格污泥池所需要的容積為V’=100/4=25m3H=0.3+2.4+0.5+3.62=6.82m豎流式沉淀池

豎流式沉淀池池體為圓形或方形，污水從中心管的進口進人池中，通過反射板的攔阻向四周分布于整個水平斷面上，緩慢向上流動。沉降速度大于水流上升速度的懸浮顆粒下沉到污泥斗中，上清液那么由池頂四周的出水堰口溢流到池外。豎流式沉淀池根本要求如下：(1)為保證池內(nèi)水流的自下而上垂直流動、防止水流呈輻流狀態(tài)，圓池的直徑或方池的邊長與沉淀區(qū)有效水深的比值一般不大于3，池子的直徑一般為4．0～7．0m，最大不超過10m。圓池直徑或正方形池邊長D≤7m時，沉淀出水沿周邊流出；D≥7m時，應(yīng)增加輻射式集水支渠。(2)水流在豎流式沉淀池內(nèi)的上升流速為0．5～1．0mm／s，沉淀時間為l～1．5h。中心管內(nèi)的流速一一般應(yīng)大于100mm／s，其下出口處設(shè)有喇叭口和反射板。反射板板底距泥面至少0．3m，喇叭口直徑及高度均為中心管直徑的1．35倍，反射板直徑為喇叭口直徑的1．3倍，反射板外表與水平面的傾角為17。(3)喇叭口下沿距反射板外表的縫隙高度為0．25～0．50m，作為初沉池時縫隙中的水流速度應(yīng)不大于30mm／s，作為二沉池時縫隙中的水流速度應(yīng)不大于20mm／s。(4)錐形貯泥斗的傾角為45?！?0。，排泥管直徑不能小于200mm，排泥管口與池底的距離小于0．2m，敞口的排泥管上端超出水面不能小于0．4m。浮渣擋板淹沒深度0．3～0．4m，高出水面0．1～0．25m，距集水槽0．25～0．50m。例：某城市人口N=6W人，Qmax=0.13m3/s，設(shè)計豎流式沉淀池。中心管的面積和直徑：中心管流速0.03m/s，設(shè)池子數(shù)為4，那么qmax=Qmax/4=0.0325m3/sf1=qmax/v0=0.0325/0.03=1.08m2沉淀池有效斷面積設(shè)外表負荷q=2.52m3/(m2.h)那么上升流速v=q=2.52m/hf2=qmax/v=0.032536002.52=46.43m2沉淀池直徑每座沉淀池總面積A=f1+f2=46.43+1.08=47.7m2<10m沉淀池有效水深h2設(shè)沉淀時間t=1.5h那么h2=vt=2.521.5=3.78m5.校核徑深比D/h2=7.8/3.78=2.06<3，符合要求6.校核集水槽每米出水堰的過水負荷q0合格污泥體積設(shè)污泥去除時間間隔為tg=2d，每人每日產(chǎn)生的濕污泥量為S=0.5L，那么W=SNtg/1000=60m3每池污泥體積Wt=W/n=15m3池子圓錐局部的體積V設(shè)圓錐底部直徑d'=0.4m，截錐高度h5，截錐側(cè)壁傾角550,，那么足夠容納2日的污泥量中心管喇叭口下緣至反射板的垂直距離h3，過縫隙污水流速vt=0.02m/s，喇叭口直徑dl=1.35d0=1.351.17=1.58mh3=qmax/v1d1=0.0325/0.021.58=0.33m沉淀池總高度Hh1=0.3m，h4=0〔泥面很低〕，也可取0.3mH=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.78+0.33+0+5.28=9.69m輻流式沉淀池

輻流式沉淀池內(nèi)水流的流態(tài)為輻流形，因此，污水由中心或周邊進入沉淀池。中心進水輻流式沉淀池的進水管懸吊在橋架下或埋設(shè)在池體底板混凝土中，污水首先進人池體的中心管內(nèi)，然后在進入沉淀池時，經(jīng)過中心管周圍的整流板整流后均勻地向四周輻射流動，上清液經(jīng)過設(shè)在沉淀池四周的出水堰溢流而出，污泥沉降到池底，由刮泥機或刮吸泥機刮到沉淀池中心的集泥斗，再用重力或泵抽吸排出。周邊進水輻流式沉淀池進水渠布置在沉淀池四周，上清液經(jīng)過設(shè)在沉淀池四周或中間的出水堰溢流而出，污泥的排出方式與中心進水輻流式沉淀池相同。輻流式沉淀池的根本要求有哪些(1)圓池的直徑或方池的邊長與有效水深的比值一般采用6～12，池子的直徑一般不小于16m，最大可達100m。池底坡度一般為0．05～0．10。(2)通常采用機械刮泥，再用空氣提升或靜水頭排泥；當池徑小于20m時，也可采用斗式集泥(一般為四斗)。污泥可用壓縮空氣提升或用機械泵(潛污泵、螺旋泵等)提升排出，也可以利用靜水頭將污泥輸送到下_級處理系統(tǒng)。(3)進、出水的布置方式有中心進水周邊出水、周邊進水中心出水和周邊進水周邊出水三種形式。(4)當池徑小于20m時，一般采用中心傳動的刮泥機，其驅(qū)動裝置設(shè)在池子中心走道板上。當池徑大于20m時，一般采用周邊傳動的刮泥機，其驅(qū)動裝置設(shè)在桁架的外緣。(5)刮泥機的旋轉(zhuǎn)速度一般為1～3r／h，外周刮泥板的線速度不能超過3m／min，通常采用1．5m／min。(6)出水堰前應(yīng)設(shè)置浮渣擋板，浮渣用裝在刮泥機桁架一側(cè)的浮渣刮板收集。(7)周邊進水的輻流式沉淀池效率較高，與中心進水、周邊出水的輻流式沉淀池相比，外表負荷可提高l倍左右。輻流式沉淀池設(shè)計數(shù)據(jù)液面負荷≤2.5m3/(h·m3)；沉淀時間1-1.5h；

池徑<20m，一般采用中心傳動的刮泥板。池徑>20m，一般采用周邊傳動的刮泥機；

非機械刮泥時，緩沖層高0.5m。機械刮泥時，緩沖層高上緣宜高出刮泥板0.3m；進水口周圍整流板的開孔面積為過水斷面積的6%----20%。例：某城市污水處理廠的最大設(shè)計流量Qmax=2450m3/h，設(shè)計人口N=34萬人，采用機械刮泥機求輻流式沉淀池各局部尺寸沉淀局部水面面積設(shè)外表負荷q=2m3/m2..h，n=2那么F=Qmax/nq=2450/2*2=612.5m2池子直徑D=m，取D=28m沉淀局部有效水深設(shè)t=1.5h，h2=q't=21.5=3m沉淀局部有效容積V1=污泥局部所需容積設(shè)S=0.5L/人.d，T=4hV=SNT/1000n=14.2m3污泥斗容積設(shè)r1=2m，r2=1m，a=60°，那么h3=〔r1-r2〕tana=〔2-1〕tan60°=1.73m污泥斗以上圓錐體局部污泥容積設(shè)池底徑向坡度為0.05，那么h4=〔R-r〕0.05=〔14-2〕0.05=0.6m污泥斗總?cè)莘eV'+V2=12.7+143.3=156>14.2m3沉淀池總高度設(shè)h1=0.3m，h3=0.5mH=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.0+0.5+0.6+1.73=6.13m徑深比D/h2=28/3=9.3負荷要求。斜板(管)沉淀池斜板(管)沉淀池是根據(jù)“淺層沉淀”原理，在沉淀池中加設(shè)斜板或蜂窩斜管，以提高沉淀效率的一種沉淀池。按水流與污泥的相對運動方向劃分，斜板(管)沉淀池有異向流、同向流和側(cè)向流等三種形式，污水處理中主要采用升流式異向流斜板(管)沉淀池。斜板(管)沉淀池具有沉淀效率高、停留時間短、占地少等優(yōu)點，常應(yīng)用于城市污水的初沉池和小流量工業(yè)廢水的隔油等預(yù)處理過程，其處理效果穩(wěn)定，維護工作量也不大。很少應(yīng)用于污水處理的二沉池工藝中，因為經(jīng)過生物處理的混合液中固體含量較大，使用斜板(管)沉淀池處理時耐沖擊負荷能力較差，效果不穩(wěn)定；而且由于混合液溶解氧含量大，斜板(管)上容易滋生藻類形成生物膜，運行一段時間后可能堵塞斜板(管)的過水面積，清理起來非常困難。斜板(管)沉淀池的外表負荷比普通沉淀池大約高一倍，因此在需要挖掘原有沉淀池潛力或需要壓縮沉淀池占地時，可以采用斜板(管)沉淀池。斜板(管)沉淀池的根本要求有哪些

常用斜板(管)沉淀池的進水從斜板(管)層的下部進入后，由下向上．流經(jīng)斜板(管)，懸浮顆粒沉降在斜板(管)底面，在積聚到一定程度后自行下滑至集泥斗由穿孔管排出池外，上清液那么在沉淀池水面由穿孔管收集或由三角堰溢流而出。斜板(管)沉淀池根本要求如下：(1)斜板垂直凈距一般采用80～120ram，斜管孔徑一般為50～80mm。斜板(管)長度一般為1.0～1.2m，傾角一般為60°。斜板(管)上部水深和底部緩沖層高度一般都是0.5～1.0m(2)斜板上端應(yīng)向沉淀池進水端方向傾斜安裝。為防止水流短路，在池壁與斜板的間隙處應(yīng)裝設(shè)阻流擋板。(3)進水方式一般設(shè)置配水整流布水裝置，常用的有穿孔配水板和縫隙配水板等，整流配水孔流速一般低于0．15m／s。出水方式一般采用在池面上沒置多條集水槽的方式，集水槽的集水方式為孔眼式或三角堰式。(4)斜板(管)沉淀池一般采用集泥斗收集污泥后靠重力排泥，每日排泥l(xiāng)～2次，或根據(jù)具體情況增加排泥的頻率，甚至連續(xù)排泥。(5)初沉池水力停留時問一般不超過30rain，二沉池一般不超過60min。(6)斜板(管)沉淀池必須設(shè)置沖洗斜板(管)的設(shè)施，沖洗可以在檢修或臨時停運時放空沉淀池，用高壓水對斜板(管)內(nèi)積存的污泥徹底沖刷和清洗，防止污泥堵塞斜板(管)、影響沉淀效果。(7)升流式斜板(管)沉淀池的外表負荷一般為3～6m3／(m2·h)，比普通沉淀池的設(shè)計外表負荷高約一倍，池內(nèi)水力停留時間一般為30～60min。初次沉淀池作用

按照流程中所處的位置，沉淀池可分為初次沉淀池和二次沉淀池兩種。初次沉淀池一般設(shè)置在污水處理廠的沉砂池之后、曝氣池之前，二次沉淀池設(shè)置在曝氣池之后、深度處理或排放之前。初沉池是一級污水處理廠的主體處理構(gòu)筑物，或作為二級污水處理廠的預(yù)處理構(gòu)筑物設(shè)在生物處理構(gòu)筑物的前面。處理的對象是污水中的懸浮物質(zhì)，約可去除40％～55％，同時可去除局部BOD5，約可去除20％～30％(主要是懸浮性。BOD5)，可改善生物處理構(gòu)筑物運行條件并降低其BOD5負荷。初沉池的主要作用就是去除污水中密度較大的固體懸浮