平流沉淀池设计体会

丁 超
（安徽淮化集团有限公司设计研究院，安徽 淮南 232038）

　　摘要：对平流沉淀池设计中一些关键参数的选取及关键部位结构形式的确定加以论述，说明在实际工程中不能生搬硬套，应结合实际情况，才能使设计合理，处理设施运行稳定。
　　关键词：平流沉淀池；表面负荷率；截流沉速；泵/虹吸式排泥机
　　中图分类号：TU991.23
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455(2001)05-0038-02

概述

　　淮化集团公司现有净水厂1座，水源取自淮河，净水能力20×10⁴m³/d。随着公司生产规模的不断扩大，需新建5×10⁴m³/d平流沉淀池3座。1998年8月设计完成，经过近1年的施工安装，于1999年12月投入运行。1年多生产运行证明，其各项指标均达到设计要求。
　　设计采用平流沉淀池池型。为了与厂区总图布置相协调，把1＃、2＃池建成一体，3＃单独布置。单池处理水量5×10⁴m³/d，长L=76m，宽B=14m，有效水深h=3.3m，总停留时间t=1.7h，表面负荷率q_i=46.1m³/(m²·d)。反应池采用了穿孔族流反应池与回转往复式反应池相结合的组成形式，并在穿孔旋流反应池中安置折板，以提高絮凝效果。反应池长L=16m，宽B=14m，有效水深h=3.9m，
水流总停留时间为25min，属长流程反应。

1 平流沉淀池设计体会

1.1 表现负荷率的确定
　　表面负荷率是单位沉淀池表面积的产水量，代表沉淀池的产水能力。截留沉速（υ₀）是指沉淀池中可以全部去除的，粒径最小的颗粒沉速，代表沉淀池的沉淀效率。
　　理想平流式沉淀池的表面负荷率，在数值上恰好等于截留沉速^[1]，即：
　　　　q_i=Q/A=υ₀　　　（1）
　　对于截留沉速为υ₀的理想沉淀池，其产水量为υ₀×A。悬浮颗粒去除率（E）为：
　　　　E=(1-P₀)+∫υ_i/υdp_i　　　　（2）
　　式中：υ_i-小于υ₀的颗粒沉速，m/s；
　　　p_i-沉速小于υ_i的颗粒重量占原水中全部颗粒重量的百分率（W）％；
　　　P₀-沉速小于υ₀的颗粒重量占原水中全部颗粒重量的百分率（W）％。
　　从公式（1）（2）分析，要使平流沉淀池的出水浊度降至最低，就必须减小截留沉速。υ₀太小，沉淀池产水量低，不经济；增大υ₀，提高平流池产水量，但悬浮颗粒去除率降低，相应出水浊度增大。我国幅员辽阔，各地区水质情况差异很大，在进行给水构筑物设计时，单纯利用经验参数往往是不可靠的，因此我们做了絮凝状态下沉淀柱试验，以确定沉淀池的产水量。试验用水为淮河原水，浊度500mg/L，搅拌均匀后注入沉淀柱中。取样位置为h₁=600mm，h₂=1200mm，h₃=1800mm，h₄=3200mm，经过试验并计算而得υ₀=0.8mm/s。如何将沉淀柱试验的数据扩大到实际工程中去，必须考虑诸如沉淀池中水流流态、水温变化、风力吹动、池的进出口水流波动等影响因素。这些因素会导致沉淀池表面负荷率下降和停留时间增长。根据经验，我们将试验数据乘上一个系数，故最终确定本工程平流池表面负荷率q_i=q₀×(1/1.5)=46.1m³/(m²·d)。
1.2 出水堰形式确定
　　为了改进因出水堰负荷率过高而使出水挟带较多细小絮粒的情况，本设计采用了指形槽布置方式；并将集水槽延长至沉淀区后部，从而进一步增加了出水堰的长度。这一措施有两个优点^[2]：①指形槽增加了出水堰的长度，降低了堰负荷率，从而减小了无效沉淀区的体积。②由于指形槽在一定的沉淀距离后即开始集水，此时一方面取得了池面已澄清的水，同时又使其后池内水体水平流速降低，相应延长了部分水体的停留时间。就本设计而言，若采用一般堰流出水，堰负荷率将为148.5m³/(m·h)。由于布置了7条7.5m长指形槽，使堰的负荷率降低为39.7m³/(m·h)。
1.3 排泥形式确定
　　水厂原有两座老式沉淀池采用排泥斗排泥，由于不能完全排除沉泥，平均两个半月需清池一次，不仅工人劳动强度大，而且影响生产，造成浪费。
　　本设计采用泵/虹吸式机械排泥和穿孔管排泥相结合的形式。在沉淀区和集水区后部各设DN50的UPVC穿孔排泥管3根，开孔φ8mm。为防止开孔堵塞，穿孔管内敷设压力管，定时冲洗。泵/虹吸两用吸泥机兼有两种吸泥方式的优点^[3]。只需潜水泵和进气断流电磁阀两种关键器件，免除了真空泵及其附件，控制简单；可根据源水水质进行切换。枯水季用水量小、浊度低，以虹吸方式运行，反之，则以泵吸方式运行；既节能又省水。工艺上，该排泥机根据悬浮颗粒在沉淀池中的沉降规律采用υ₁=1.0m/min，υ₂=1.5m/min，双速运行。行车行进时，在沉淀池前半段采用第一档速度，后半段和回程采用第二档速度。采用这种排泥方式，出水水质稳定，不需要定期放空清池。

2 结语

　　①表面负荷率是沉淀池设计中重要的技术参数，其值的取定要考虑水质、水温、流态等多种因素影响，并将试验数据与经验参数结合起来。
　　②沉淀池排泥采用双速泵/虹吸式机械排泥，在沉淀区和集水区设置穿孔排泥管，提高了排泥灵活性，穿孔排泥管内增设冲洗管，解决了排泥管易堵塞的问题。
　　③出水口采用三角堰式指形集水槽，使集水槽加长延伸至沉淀后区。事实证明这一措施大大提高了沉淀池的产水率。

参考文献：
[1]杨钦，严熙世．给水工程（上册）[M]．北京：中国建筑工业出版社，1986．
[2]钟淳昌．净水厂设计[M]．北京：中国建筑工业出版社，1986．
[3]陈文根．给水沉淀地吸泥机吸泥方式的演进[J]．给水排水，1997，(11)：52-53．

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作者简介：丁超（1970～），男，安徽淮南市人，工程师，学士，从事给排水设计工作，联系电话：(0554)6414556-5518。