沉淀池、浓缩池、澄清池面积确定方法

2025-01-21 16:14 宁夏

沉淀池、浓缩池、澄清池的最重要设计参数之一是池体的有效面积，其不仅关系到处理效果、也关系到建设投资，面积过小，出水水质差，面积过大，建设投资增加。在很多水处理项目的设计中，沉淀池或澄清池参考《给水排水设计手册》在20~30 m/h之间选取上升流速，而后用水量除以流速得出池体面积；浓缩池参考GB50014-2021《室外排水设计标准》，在30~60 kg/(m2·d)之间选取固体负荷，而后用进水固体含量除以固体负荷得出池体面积。这样计算存在的缺陷是：沉淀池或澄清池参考上升流速，忽略了池体沉淀固体物质的本质目的；虽然污泥浓缩池选用了固体负荷，但标准中给定的范围过宽，最大值和最小值会导致池体面积相差2倍，这给了一部分EPC单位变向节约成本的可乘之机。本文分享沉淀池、浓缩池、澄清池面积的科学计算方法，供水处理人士参考。

一、池体悬浮物通量解析

1.排泥量的确定

在沉淀池、浓缩池、澄清池中存在固体守恒关系：进入池体的悬浮固体等于出水携带的悬浮固体与池体排泥排出的悬浮固体之和，如下图所示。

上图可以通过下式表示。

式中：Qi 为池体进水量，m³/h；ci 为池体进水中悬浮物浓度，mg/L；Qd 为池体排泥量，m³/h；cd 为排泥中悬浮物浓度，mg/L；co为池体出水中悬浮物浓度，mg/L。

沉淀池、浓缩池、澄清池的目的是使水中悬浮物尽可能完全沉淀，因此，co远远小于ci 和cd ，可忽略不计，那么上式可变形如下。

2.下流速度的确定

下流速度是指池体排泥流量相对于池体有效面积产生的流速，如下式所示。

式中：vu 为下流速度，m/h；A 为池体有效面积，m2。

下流速度取决于池体的极限悬浮物通量，所以，其可以有另一种表达式。

式中：Jlim 为池体的极限悬浮物通量，kg/(m2·h)，可按下图查取。

该图的使用方法简单，仅需以排泥中悬浮物浓度为起点做图中曲线的切线，该切线与悬浮物通量的交点，即为池体的极限悬浮物通量Jlim 。

例如，预期沉淀池排泥的含水率为99%，则排泥中悬浮物占比1%，相当于10000 mg/L（10 g/L），则以 10 g/L为起点做曲线的切线，与悬浮物通量的交点Jlim = 9.6 kg/(m2·h)，如下图所示。

3.池体有效面积计算

由下流速度的两个计算公式和排泥量计算公式，可以得到池体有效面积计算公式。

例如，沉淀池设计进水量为Qi =1000 m³/h、进水悬浮物浓度为ci =400 mg/L，预期沉淀池排泥的含水率为99%，计算沉淀池有效面积。

（1）首先按照前述查图方法，得到池体的极限悬浮物通量Jlim = 9.6 kg/(m2·h)。

（2）按照上式计算沉淀池有效面积A = 41.67 m2。

（3）此时，沉淀池的上升流速为1000 ÷ 41.67 =24 m/h，在20~30 m/h的范围内。

（4）沉淀池的排泥量为(1000 × 400) ÷ 10000 = 40 m³/h。

需要注意的是：（1）ci 为进入沉淀池、浓缩池、澄清池中悬浮物浓度，其有可能经历了化学软化、混凝、絮凝，导致悬浮物浓度大幅度提升。化学软化产泥量可参考本公众号文章《软化加药量简便计算》；（2）有效面积是指沉淀可利用的面积，不包含中心导流筒所占面积。

总结

沉淀池、浓缩池、澄清池的面积是保证沉淀、浓缩、澄清效果的重要指标，传统方法计算取值空间过大，导致沉淀池面积相差很大，本文提供的计算方法可以较为准确的得出池体面积、排泥量等。

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