竖流式沉淀池的设计

竖流式沉淀池的设计
一、前言
竖流式沉淀池又称立式沉淀池，是池中废水竖向流动的沉淀池。

池体平面图形为圆形或方形，水由设在池中心的进水管自上而下进入池内（管中流速应小于30mm/s），管下设伞形挡板使废水在池中均匀分布后沿整个过水断面缓慢上升（对于生活污水一般为0、5-0、7mm/s，沉淀时间采用1-1、5h），悬浮物沉降进入池底锥形沉泥斗中，澄清水从池四周沿周边溢流堰流出。

堰前设挡板及浮渣槽以截留浮渣保证出水水质。

池的一边靠池壁设排泥管（直径大于200mm）靠静水压将泥定期排出。

竖流式沉淀池的优点是占地面积小，排泥容易，缺点是深度大，施工困难，造价高。

常用于处理水量小于20000m3/d的污水处理厂。

理论依据：竖流式沉淀池中，水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截留速度与水流上升速度相等，上升速度等于沉降速度的颗粒将悬浮在混合液中形成一层悬浮层，对上升的颗粒进行拦截和过滤。

因而竖流式沉淀池的效率比平流式沉淀池要高。

二、设计内容：某小区的生活污水量为7000 m3/d，变化系数为1、65 ，CODCr450 mg/l，BOD5220 mg/l，SS370 mg/l，采用二级处理，处理后污水排入三类水体。

通过上述参数设计该污水处理厂的生物处理工艺的初次沉淀池。

三、竖流式沉淀池的工作原理在竖流式沉淀池中，污水是从下向上以流速v作竖向流动，废水中的悬浮颗粒有以下三种运动状态：①当颗粒沉速u>v时，则颗粒将以u-v的差值向下沉淀，颗粒得以去除；②当u=v时，则颗粒处于随遇状态，不下沉亦不上升；③当u<v时，颗粒将不能沉淀下来，而会随上升水流带走。

由此可知，当可沉颗粒属于自由沉淀类型时，其沉淀效果(在相同的表面水力负荷条件下)竖流式沉淀池的去除效率要比平流式沉淀池低。

但当可沉颗粒属于絮凝沉淀类型时，则发生的情况就比较复杂。

一方面，由于在池中的流动存在着各自相反的状态，就会出现上升着的颗粒与下降着的颗粒，同时还存在着上升颗粒与上升颗粒之间、下降颗粒与下降颗粒之间的相互接触、碰撞，致使颗粒的直径逐渐增大，有利于颗粒的沉淀。

四、竖流式沉淀池的设计准则
1、竖流式沉淀池的平面可为圆形、正方形或多角形。

池的直径或池的边长一般不大于8m，通常为4～7m，也有超过10m的。

为了降低池的总高度，污泥区可采用多只污泥斗的方式。

2、竖流式沉淀池的深、宽(径)比一般不大于3，通常取2。

污水在中心管内的流速对悬浮颗粒的去除有一定的影响。

当中心管底部不设反射板时，其流速不应大于30mm/s，如设置反射板，流速可取100mm/s)/s。

在反射板的阻挡下，水流由垂直向下变成向反射板四周分布。

水从中心管嗽叭口与反射板间流出的速度一般不大于20mm/s，水流自反射板四周流出后均匀地分布于整个池
中，并以上升流速v缓慢地由下而上流动，可沉颗粒向下沉至污泥区，经过澄清后的上清液从设置在池壁顶端的堰口溢出，通过出水槽流出池外。

3、沉淀池的几何尺寸：沉淀池超高不少于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60，圆斗不宜小于55；排泥管直径不小于200mm。

4、沉淀池最大出水负荷，初沉池不宜大于2．9L／(sm)
5、出水堰不仅可控制沉淀池内的水面高度，而且对沉淀池内水流的均匀分布有直接影响。

沉淀池应沿整个出流堰的单位长度溢流量相等，对于初沉池一般为250m3／md，据齿形三角堰应用最普遍，水面宜位于齿高的1/2处。

为适应水流的变化或构筑物的不均匀沉降，在堰口处需要设置能使堰板上下移动的调节装置，使出口堰口尽可能水平。

堰前应设置挡板，以阻拦漂浮物，或设置浮渣收集和排除装置。

挡板应当高出水面0、1～0、15m，浸没在水面下0、3～0、4m，距出水口处0、25～0、5m。

6、当池直径或正方形边长<7m时，澄清水沿周边流出。

个别当直径≥7m时，应设辐射式集水支渠；
7、中心管下口的喇叭口和反射板要求：反射板板底距泥面≥0、3mm；反射板直径及高度为中心管直径的1、35倍；反射板直径为喇叭口直径的1、3倍；反射板表面对水平面的倾角为17；中心管下端至反射板表面之间的缝隙高为0、25-0、5m，缝隙
中心污水流速，在初次沉淀池中≤30mm/s，在二次沉淀池中
≤20mm/s；如下图所示
8、排泥管下端距池底≤0、2m，管上端超出水面≥0、4m；
9、浮渣挡板距集水槽0、25-0、5m，高出水面0、1-0、
15m，淹没深度0、3-0、4m。

五、各建筑物参数计算（1）中心管面积：设，采用4个竖流式沉淀池，每池最大设计流量：
（2）中心管直径：
取（3）中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度：设间隙流出速度，。

（在0、25~0、5m范围之内，符合要求）取。

（4）沉淀池部分有效断面积：设表面负荷，则污水在沉淀池中流速。

（5）沉淀池直径：
（不符合要求）采用。

（6）沉淀部分有效水深：设取则（不符合要求）（7）校核集水槽出水堰负荷：集水槽每米出水堰负荷为（符合要求）（8）沉淀部分所需总容积：设两次排泥时间间隔每人每日产泥量，人数。

（9）圆截锥部分容积：设圆截锥体下底直径为0、4m，则污泥斗高度为：
（10）沉淀池总高：设超高及缓冲层为0、3m，则（11）出水堰总数：设堰上水头为5cm，三角堰角度为。

由堰上水头（水深）与过堰宽度B之间的关系设计堰宽为10cm，流量系数，则单
堰过眼流量为出水堰总数（12）集水槽宽度：集水以圆管计算，
管内流速取为1m/s管径,采用内径200mm，加厚度6、2mm外径为206、2mm。

（13）集水槽高度（高位差）：设计集水槽起始高
度，则集水槽宽度（出水流速）集水槽高度：雷诺数出水阻力系
数即集水槽高位差为0、4m、。

（14）进水管直径：取管内流速
为1m/s ，采用内径350mm管，加厚度10mm，外径为360mm。

（15）排泥管直径：取管内流速为1m/s，设排空污泥时间为1h , 采用内径200mm，管加厚度6、2mm，外径为206、2mm（16）泵的选择：当池体内的构筑物出现故障不能正常工作时，需打开超越
管的阀门，同时打开污泥管的阀门，将池内所有污泥全部排出，
另外会将污泥管上部的水排出，剩下的污泥若要求在2h内全部排出。

取由于沉淀池总高为
12、38m所以应选扬程为7~15mHLB型泵，该泵的流量为0、
2~3、0m/s。

（17）人行扶梯：由于池体比较深为
12、38m，为了检修方便，另需在池体内设置人行扶梯，将其
固定在池壁上。

（18）各建筑物材料选用及尺寸：沉淀池墙体、
集水槽：钢筋混凝土，厚度300mm中心管：钢管（可采用卷筒的
方法按照所需尺寸制作），厚度100mm三角堰：钢板浮渣挡板：
非金属材料人行过桥：金属材料（带栏杆）反射板：钢板，用钢
筋焊接固定悬挂在中心管上人行扶梯：钢性材料六、设计讨论根
据水量7000m3 /d进行初沉池的设计，设计过程中有以下发现：
1、平流式沉淀池各方面都比较适合，处理水量和处理效果都能达到要求，且结构简单，运行方便；
2、竖流式沉淀池的优缺点，结构简单，只适合小流量的进水。

由于设计数据进水流量过大，使得计算出的沉淀池直径过大，尤其是相比两日污泥量储泥斗过大，造成空间浪费，成本过高，运行效果不好，不适合对此进水流量的废水进行初沉池污泥的处理，池深过高，需安装人行扶梯才能对池底的设备进行维修，维修不方便。

另外设计图相当奇怪，特别是储泥斗显得很庞大，影响美观；
3、辐流式沉淀池结构复杂，操作方便，但是由于设计流量过小，辐流式沉淀池的池子直径比较小，浪费材料，成本过高，不适合此流量的沉淀。

综合考虑以上设计中的各种因素，针对此进水流量，比较适合采用平流式沉淀池进行初次污泥处理。