沉淀池完整版本

第四节沉砂池与沉淀池沉砂池的作用沉砂池的工作原理沉砂池的几种形式

从污水中去除砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行

平流式、竖流式、曝气沉砂池、旋流式沉砂池、Doer沉砂池等

以重力或离心力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走

平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简单，工作稳定。

平流式沉砂池结构特点：

平流式沉砂池的水流部分，实际上是一个加深加宽的明渠，两端设有闸板，以控制水流。在池底部设1-2个贮砂斗，下设排砂管。开启贮砂斗的闸阀，即能将沉砂排出。还可利用射流泵和螺旋泵排除泥砂，或利用高地或将沉砂池筑于高地，也利于排砂。污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s；最大流量时，污水在池内的停留时间不少于30s，一般为30~60s；有效水深应不大于1.2m，一般采用0.25~1.0m，池宽不小于0.6m；池底坡度一般为0.01~0.02，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，考虑池底形状。

平流式沉砂池的系统参数

3.池总宽度b

式中：h2——设计有效水深。

4.贮砂斗所需容积V式中:X——城市污水的沉砂量,

一般采用30m3/(106m3污水）;

T——排砂时间的间隔,d;

kz

——生活污水流量的总变化系数。平流式沉砂池的计算公式

1.长度L

式中：v——最大设计流量时的速度，m/s；

t——最大设计流量时的停留时间,s。

2.水流断面面积A式中：qvmax——最大设计流量，m3/s。

7.池总高度h式中:h1——超高，m；

h2——有效水深,m;

h3——贮砂斗高度,m。8.核算最小流速vmin

式中:qvmin——设计最小流量，

m3/s；

n1——最小流量时工作的沉砂池数目;

Amin——最小流量时沉砂池中的水流断面面积，m2。平流式沉砂池的计算公式

5.贮砂斗个部分尺寸计算

设贮砂斗底宽b1=0.5m；斗壁与水平面的倾角为60º；则贮砂斗的上口宽b2为：

贮砂斗的容积V1：

式中:h’3——贮砂斗高度，m；

S1，S2——贮砂斗上口和下口的面积。6.贮砂室的高度h3

设采用重力排砂，池底坡度i=6%，坡向砂斗，则由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡以及加速污水中油类的分离等作用。沉砂中含有机物的量低于5%；曝气沉砂池的特点：曝气沉砂池是一个长形渠道，沿渠道壁一侧的整个长度上，距池底约60~90cm处设置曝气装置；在池底设置沉砂斗，池底有i=0.1~0.5的坡度，以保证砂粒滑入砂槽；为了使曝气能起到池内回流作用，在必要时可在设置曝气装置的一侧装设挡板。曝气沉砂池的构造：曝气沉砂池剖面示意曝气沉砂池的工作原理

污水在池中存在着两种运动形式，其一为水平流动（一般流速0.1m/s），同时在池的横断面上产生旋转流动（旋转流速0.4m/s），整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式。由于曝气以及水流的螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除，沉于池底的砂粒较为纯净，有机物含量只有5%左右，长期搁置也不至于腐化。

曝气沉砂池实景水平流速一般取0.08~0.12m/s。污水在池内的停留时间为4~6min；雨天最大流量时为1~3min。如作为预曝气，停留时间为10~30min。池的有效水深为2~3m，池宽与池深比为1~1.5，池的长宽比可达5，当池长宽比大于5时，应考虑设置横向挡板。曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，孔径为2.5~6.0mm，距池底约为0.6~0.9m，并应有调节阀门。曝气沉砂池的形状应尽可能不产生偏流和死角，在砂槽上方宜安装纵向挡板，进出口布置，应防止产生短流。。曝气沉砂池的设计参数沉淀池按使用功能分生物处理法中的预处理，去除约30%的BOD5，55%的悬浮物生物处理构筑物后,是生物处理工艺的组成部分初次沉淀池二次沉淀池

沉淀池按水流方向分平流式辐流式竖流式池型：长方形一端进水,另一端出水贮泥斗在池进口池内水流由下向上池内水流向四周辐流池型:多为圆形,有方形或多角形池中央进水，池四周出水贮泥斗在池中央

沉淀池沉淀池三种流态平流式竖流式辐流式沉淀池特点与适用条件池型优点缺点适用条件平流式1.对冲击负荷和温度变化的适应能力较强；2.施工简单，造价低采用多斗排泥，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作工作量大，采用机械排泥，机件设备和驱动件均浸于水中，易锈蚀1.适用地下水位较高及地质较差的地区；2.适用于大、中、小型污水处理厂竖流式1.排泥方便，管理简单；2.占地面积较小1.池深度大，施工困难；2.对冲击负荷和温度变化的适应能力较差；3.造价较高；4.池径不宜太大适用于处理水量不大的小型污水处理厂辐流式1.采用机械排泥，运行较好，管理较简单；2.排泥设备已有定型产品1.池水水流速度不稳定；2.机械排泥设备复杂，对施工质量要求较高1.适用于地下水位较高的地区；2.适用于大、中型污水处理厂

沉淀池由五部分组成：进水区、出水区的功能是使水流的进入与流出保持平稳，以提高沉淀效率。沉淀区是沉淀进行的主要场所。贮泥区贮存、浓缩与排放污泥。缓冲区避免水流带走沉在池底的污泥。沉淀池由五部分组成缓冲区沉淀池的运行方式连续式

污水中可沉颗粒的沉淀在流过水池时完成，这时可沉颗粒受到重力所造成的沉速与水流流动的速度两方面的作用污水连续不断地流入与排出

污水中可沉淀的悬浮物在静止时完成沉淀过程，由设置在沉淀池壁不同高度的排水管排出工作过程：进水、静止、沉淀、排水间歇式

1.设计流量

沉淀池的设计流量与沉砂池的设计流量相同。在合流制的污水处理系统中，当废水是自流进入沉淀池时，应按最大流量作为设计流量；当用水泵提升时，应按水泵的最大组合流量作为设计流量。在合流制系统中,应按降雨时的设计流量校核，但沉淀时间应不小于30min。

2.沉淀池的只数

对于城市污水厂，沉淀池的个数不应少于2只。

3.沉淀池的经验设计参数

对于城市污水处理厂，如无污水沉淀性能的实测资料时，可参照教材表10-5的经验参数选用。

4.沉淀池的有效水深、沉淀时间与表面水力负荷的相互关系沉淀池的一般设计原则及参数若无沉淀数据可选取手册设计参数。

5.沉淀池的几何尺寸

池超高不少于0.3m；缓冲层高采用0.3~0.5m；贮泥斗斜壁的倾角，方斗不宜小于60º，圆斗不宜小于55º；排泥管直径不小于200mm。

6.沉淀池出水部分

一般采用堰流,在堰口保持水平。出水堰的负荷:对初沉池,应不大于2.9L/(s·m);对二次沉淀池,一般取1.5~2.9L/(s·m)。亦可采用多槽出水布置，以提高出水水质。

7.贮泥斗的容积

一般按不大于2d的污泥量计算。对二次沉淀池，按贮泥时间不超过2h计。

8.排泥部分

沉淀池一般采用静水压力排泥，静水压力数值如下：初次沉淀池不应小于14.71kPa（1.5mH2O）；活性污泥法的二沉池应不小于8.83kPa（0.9mH2O）；生物膜法的二沉池应不小于11.77kPa（1.2mH2O）。沉淀池的一般设计原则及参数一、平流式沉淀池平流式沉淀池是废水从池的一端进入，从另一端流处，水流在池内作水平运动，池平面形状呈长方形，可以是单个或多个串联。《动画》平流沉淀池的构造及工作特点

1、进水区

进水区的作用是使水流均匀分布在整个断面上，尽可能减少扰动。入口流速小于25mm/s。为了保证不冲刷已有的底部沉积物，水的流入点应高出污泥层面0.5m以上。水流入沉淀池后应尽快消能，防止在池内形成短流或股流。设置整流装置。

沉淀池进口整流多采用穿孔槽外加挡板（或穿孔墙）的方法，沉淀池进水口布置形式如图示：

2．沉淀区如前所述，要降低沉淀池中水流的Re数和提高水流的Fr数，必须设法减少水力半径，采用导流墙，对平流式沉淀池进行纵向分格等，均可减小水力半径，改善水流条件。

沉淀区的高度（有效水深H）与其前后有关处理构筑物的高程布置有关，一般约3-4m。沉淀区的长、宽、深之间相互关联，应综合考虑，还应核算表面负荷。

一般，L/B≥4，L/H≥10，每格宽度3-8m，不宜大于15m。3．出水区

沉淀后出水应尽量在出水区均匀流出。沉淀池常见出水口布置形式。

出流堰是沉淀效果好坏的重要条件，它不仅控制池内水面的高程，而且对池内水流的均匀分布影响极大。

应防止池内水流产生偏流现象。尽可能减少单位堰长的过流量，因此堰的施工必须精心，尽量做的水平。4．污泥区（积泥区和排泥区）

及时排出沉于池底的污泥是使沉淀池工作正常，保证出水水质的一项重要措施。沉淀池排泥方式有斗形底排泥、穿孔管排泥及机械排泥。目前基本都采用机械排泥，不需留存泥区，池底水平，略带坡度以便放空。排泥方式：

（1）刮泥：设置刮泥机（车），池底设计坡度0.01-0.02。（2）污泥泵排泥；（3）静水压力排泥（静水压力1.5-2.0m水头，排泥管径不小于200mm）。（4）如设有多个泥斗时，则无需刮泥装置，每个泥斗设独立的排泥管及排泥阀。5、缓冲区污泥区和清水区之间应有一个缓冲区，其深度可取0.3-0.5m，以减轻水流对存泥的搅动，也为存泥留有余地。3.沉淀区有效容积V1或4.沉淀池长度L式中：v——最大设计流量时的水平流速,mm/s;一般不大于5mm/s。5.沉淀池总宽度b1.沉淀池的表面积A式中：qvmax——最大设计流量,

m3/s；q——表面水力负荷,m3/(m2·h),初沉池一般取1.5~3m3/(m2·h)，二沉池一般取1~2m3/(m2·h)。2.沉淀区有效水深h2式中：t——沉淀时间,h,初沉池一般取1~2h,二沉池一般取1.5~2.5h。沉淀区有效水深h2通常取2~3m。平流式沉淀池的设计7.污泥区容积

对于生活污水，污泥区的总容积V：

式中：S——每人每日的污泥量，L/(d·人)；

N——设计人口数，人；

T——污泥贮存时间，d。6.沉淀池的个数n式中:b′——每个沉淀池宽度。

平流式沉淀池的长度一般为30~50m，为了保证污水在池内分布均匀，池长与池宽比不小于4，以4~5为宜。平流式沉淀池的设计平流式沉淀池的设计

9.污泥斗的容积V1式中:S1——污泥斗的上口面积,m2；

S2——污泥斗的下口面积，m2。10.污泥斗以上梯形部分污泥容积V2式中：L1——梯形上底边长,m；

L2——梯形上底边长，m。8.沉淀池的总高度h式中：h1——沉淀池超高,m;一般取0.3m；

h2——沉淀区的有效深度，m；

h3——缓冲层高度，m；无机械刮泥设备时,取0.5m；有机械刮泥设备时，其上缘应高出刮板0.3m；

h4——污泥区高度，m；h4′——泥斗高度，m；h4″——梯形的高度，m。二、竖流沉淀池

竖流沉淀池水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截流速度与水流上升速度相等。

中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图进水出水排泥竖流沉淀池特点

竖流沉淀池水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截流速度与水流上升速度相等。（1）当颗粒发生自由沉淀时，其沉淀效果比平流式沉淀池中低得多。（2）当颗粒具有絮凝性时，则上升的小颗粒和下沉的大颗粒之间相互接触、碰撞而絮凝，使粒径增大，沉速加快。（3）沉速等于水流上升速度的颗粒将在池中形成一悬浮层，对上升的小颗粒起拦截和过滤作用，因而沉降效率比平流沉淀池高。结构：

竖流式沉淀池多为圆形，直径介于4-7m之间。沉淀池的上部为圆筒形的沉淀区，下部为截头圆锥状的污泥区，中间为缓冲层。沉淀池的设计：（1）沉淀时间t=1.5-2.5h；（2）表面负荷q0=1.0-1.5m3/m2.h；对应u0=q0（参数选取）（3）有效水深H=q0t；

池径D与有效水深（H）的比值不超过3：1。（4）池径D（4-7m）（5）中心管设计竖流沉淀池中心管内流速对悬浮物的去除有很大影响。（中心管设计参数）中心管设计方法

中心管沉速小于30mm/s。

（5）缓冲层:反射板底距污泥表面为缓冲层,高度为0.3-0.5m。（6）污泥斗：贮泥斗倾角为45º-60º，可采用静压排泥或污泥泵排泥。（7）集水槽多采用平顶堰或三角形锯齿堰，堰口最大负荷为1.5L/m·s。当池的直径大于7m时，为集水均匀，还可设置辐射式集水槽。竖流式沉淀池圆形竖流式沉淀池（1）中心管面积（5）沉淀区面积

（2）中心管直径竖流式沉淀池的设计计算（3）中心管高度

（4）中心管喇叭口到反射板之间的缝隙高度（6）沉淀池总面积和池径（7）污泥区容积或（8）污泥斗容积（9）沉淀池的总高度三．辐流式沉淀池辐流式沉淀池是直径较大（20-30m）的圆池，最大直径可达100m。中心深度为2.5-5.0m，周边深度为1.5-3.0m。辐流式沉淀池结构中心进水周边进水进水方式

排泥方式：辐流式沉淀池大多数采用机械刮泥，将污泥收集到中心泥斗，通过静压力或污泥泵排出，刮泥机一般每小时转2-4周。主要设计参数：

1、有效水深H不大于4m；

2、池直径D不宜小于16m，D/H=6-12。

3、沉淀时间初沉池1-2h

二沉池1.5-2.5h

4、表面负荷q0=1.5-3.0m3/m2.h；

5、池底坡度为0.05-0.10；中心泥斗坡度0.12-0.16。四、斜板(管)沉淀池(一)浅池沉降理论对一深度为H、体积为V的平流式理想沉淀池，其处理水量：

（1）在V、H一定时，若欲得要求的η(即u0一定），处理水量Q

不能随意变化；在给定Q时，η一定。（2）从式中可知：Q与u0成正比，增大Q，则u0增大，q0增大，η降低；反之，若要提高η，需减小u0，处理的流量Q就必须减小。两者不能同时满足。知识回顾：

知识点一：

对于自由沉降沉速：在相同沉淀时间t内，沉降高度H越低，u0（u0=H/t）越小，颗粒的去除效率η越高。

知识点二：

从理想沉淀池的特性分析：对于给定的沉淀池，沉降效率仅与u0或q0有关，与沉降高度H和沉降时间t无关。

若将沉淀池（Q、V、H、u0

）用平隔板分为n层浅池，则每个浅池深度为h=H/n，进入每个浅池的流量为q=Q/n。（假定水平流速不变）

结论一：浅池沉速u0′=q0′=q/A=(Q/n)A=q0/n=u0/n，沉速减少了n倍，从而使效率大大提高。

结论二：当每个浅池保持原有的沉速u0不变时，每个浅池处理的流量为q′=q0′A=u0A=Q，则n个浅池的总处理能力提高了n倍。

结论三：

在实际应用中，沉淀池的分格和分层还可改善水力条件（减小水力半径R、Re，增大Fr），降低水的紊动性、提高水流稳定性，增大池的容积利用系数，从而提高去除效率。

工程应用：在工程实际应用中，采用分层沉淀池，排泥十分困难，所以一般将分层的隔板倾斜一个角度，以便能自行排泥，这种形式即为斜板沉淀池。如各斜隔板之间还进行分格，即称为斜管沉淀池。进水区分离区出水区污泥区缓冲区清水区（二）斜板(管)沉淀池结构特点：

（1）斜板（管）倾角多采用60º，斜板（管）长一般在1.0-1.2m左右，板间距一般不小于50mm。斜管管径25-35mm。（2）斜板材料：大多采用聚氯乙烯平板或波纹板；斜管多为塑料片、波形石棉板、波形玻璃钢板粘合而成的蜂窝状管，断面有正六边形、圆形、椭圆形等，常制成组装件，便于安装。

（3）斜板沉淀池的结构形式：包括：异向流、同向流及横向流。

（4）进水方式：大多采用异向流。（5）斜板（管）上部清水区为0.7-1.0m，斜板（管）下部为配水区大于1.5m（目的：布水均匀），布水区下部为污泥区。（6）出水方式：采用穿孔集水管集水。（7）排泥方式：采用多斗排泥。沉淀单元长度

沉淀单元的断面面积为dw，则单元所通过的流量为

q＝dwv