第7章 沉淀和澄清处理
7.1 平流式沉淀池计算
平流沉淀池对水质、水量的变化有较强的适应性，构造简单，处理效果稳定，是一种常用的沉淀池形式，一般用于大、中型水厂，单池处理水量一般在2×104m3/d以上。在小型水厂因池子较长布置困难，单位造价相对较高而采用较少。平流式沉淀池占地面积相对较大，只有在水厂用地足够大时才可采用。 7.1.1 设计流量
Q?Q设?(1?k)24n
式中 Q ——单池设计水量（m3/h）；
Q设——设计日产水量（m3/d）；
k ——水厂用水量占设计日用水量的百分比，一般采用5%~10%； n ——沉淀池个数，一般采用不少于2个。 设计中取Q设=13.5万m3/d， k =5%，n=2
Q?7.1.2 平面尺寸计算 1.沉淀池有效容积
135000?(1?0.05)?2953.1m3/h?0.82m3/s
24?2V?QT
式中 V——沉淀池的有效容积（m3）； T——停留时间（h），一般采用1.5~3.0h。
设计中取T=2h
3
V=2953.1×2=5906.2m
2.沉淀池长度
L?3600vT
式中 L——沉淀池长度（m）；
v——水平流速（m/s），一般采用0.01~0.025m/s。 设计中取v =0.02m/s
L=3600×0.02×2=144m
3.沉淀池宽度
B?VLh
式中 B——沉淀池宽度（m）； h——沉淀池有效池深（m），一般采用3.0~3.5m。
设计中取h=3.0m
1
B?5906.2?13.67m，设计中取14m。
144?3沉淀池中间设置隔墙，每隔7m。
沉淀池长度L与宽度B之比为：L/B=144/14=10.29>4，满足要求；长度与深度之比L/h=144/3=48>10，满足要求。
复核沉淀池中水流的稳定性，计算弗劳德数
?v2FrRg
式中 Fr——弗劳德数；
R??R——水力半径（m），其值为：
?；
ω——水流断面积（m2）； ρ——湿周（m）；
g——重力加速度（m/s2）。 设计中，ω=Bh=7×3=21 m2，ρ=B+2h=7+6=13m
F13?0.022r?21?9.8?0.000025
弗劳德数介于0.0001~0.00001之间，满足要求。 7.1.3 进出水系统
1.沉淀池的进水部分设计
沉淀池的配水，采用穿孔花墙进水方式，则孔口总面积为：
A?Qv1
式中 A——孔口总面积（m2）；
v1——孔口流速（m/s）；一般取值不大于0.15~0.20m/s。 设计中取v1=0.2m/s
A=0.82/0.2=4.1m2
每个孔口的尺寸定为15cm×8cm，则孔口数为342个。进口水头损失为：
2hv1??12g
式中 h1——进口水头损失（m）；
ξ ——局部阻力系数。 设计中取ξ=2
2h0.21=2×2×9.8=0.004m
可以看出，计算得出的进水部分水头损失非常小，为了安全，此处取为0.05m。2.沉淀池的出水部分设计
沉淀池的出水采用薄壁溢流堰，渠道断面采用矩形。溢流堰的总堰长
2
l?Qq
式中 l——溢流堰的总堰长（m）；
q——溢流堰的堰上负荷[m3/（m·d）]，溢流率不宜超过300m3/(m·d)。 设计中取溢流堰的堰上负荷q =250 m3/（m·d）
l?2953.1?24?283.5m，取溢流堰的总堰长为280m。
250出水堰采用指形堰，共5条，每条长28m，双侧集水，汇入出水总渠，其布置如图5-1所示。出水堰的堰口标高能通过螺栓上下调节，以适应水位变化。出水渠起端水深
hQ2?1.733gb2
式中 h2——出水渠起端水深（m）；
b——渠道宽度（m）。
设计中采用水力最优断面：即h2=b/2
h2?1.7330.829.8?4?h2 2h2=0.64m，b=2h2=1.28m
出水渠道的总深设为0.9m，跌水高度0.26m。渠道内的水流速度
vQ2?bh2
式中 v2——渠道内的水流速度（m/s）。
v0.822?1.28?0.64?1.0m/s
沉淀池的出水管管径根据界限流量表选DN900mm，此时管道内的流速为：
v4Q3??D2
式中：v3——管道内的水流速度（m/s）；
D——出水管的管径（m）。
v4?0.823?3.14?0.92?1.29m/s
3.沉淀池放空管
0.7BLh0.5d?t
式中 d——放空管管径（m）；
t——放空时间（s）。 设计中取t =2h
0.7?14?144?30.5d?2?3600?0.58m
3
设计中取放空管管径为DN600mm。 4.排泥设备选择
沉淀池底部设泥斗，每组沉淀池设10个污泥斗，污泥斗顶宽1.4m，底宽0.5m，污泥斗深0.7m。采用HJX2-14型虹吸式泥机，驱动功率为0.55×2kW，虹吸式真空泵的功率为1.5 kW，行车速度为1.0m/min。
5.沉淀池总高度
H=h3+h4+h
式中 H——沉淀池总高度（m）； h3 ——沉淀池超高（m），一般采用0.3~0.5m； h4 ——沉淀池污泥斗高度（m）。 设计中取h3=0.3m，h4=0.7m H=0.3+0.7+3.0=4.0m 6.平流沉淀池的计算草图 根据计算结果，绘制平流式沉淀池的示意图，如图7-1所示。 集水渠 潜出（a）孔水进总水渠出水总管 3.903.40集水渠（b）出水总管出水总渠 穿孔花墙配水0.40污泥斗区0.00 放空管DN500mm 图7-1 平流沉淀池示意图 （a）平面图；（b）剖面图
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