一、设备介绍

平流式沉淀池是沉淀池的一种类型。池体平面为矩形，进口和出口分设在池长的两端。池的长宽比不小于4，有效水深一般不超过3m，池子的前部的污泥设计。平流式沉淀池沉淀效果好，使用较广泛，但占地面积大。常用于处理水量大于15000立方米/天的污水处理厂。利用悬浮颗粒的重力作用来分离固体颗粒的设备称为沉淀池。平流沉淀池是一个底面为长方形的钢筋混凝土或是砖砌的、用以进行混凝反应和沉淀处理的水池。其特点是构造简单、造价较低、操作方便和净水效果稳定。平流式沉淀池有进水区、沉淀区、出水区和污泥区（积泥区和排泥区）四部分组成。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。沉淀区中，要降低沉淀池中水流的Re数和提高水流的Fr数，鼻血设法减少水力半径，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。沉淀后出水应尽量在出水区均匀流出。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。污泥区和清水去之间应该有一个缓冲区，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。

二、用途
  斜管沉淀器既可以作为气浮法，升化法等水工艺的配套设备，也可以单级处理多种污水例如。
  1、电镀废水中含多种金属离子的混合废水、铭、铜、铁、锌、镍等去除率均在90%以上，一般电镀废水经处理后均可达到排放标准。
  2、煤矿、选矿废水可使浊度在500-1500毫克/升降至5毫克/升。
  3、印染、漂染等废水色度去除率70-90%，COD去除50-70%。
  4、制革、食品等行业废水大量有机质的去除，COD去除率50-80%，杂质固体去除率90%以上。
  5、化工废水的COD去除率60-70%，色度去除60-90%，悬浮物达排放标准。

三、产品优缺点
优点
1、处理水量大小不限，沉淀效果好。
2、对水量和温度变化的适应能力强。
3、平面布置紧凑，施工方便，造价低。
缺点
1、进、出水配水不易均匀。
2、多斗排泥时，每个斗均需设置排泥管（阀），手动操作，工作繁杂，采用机械刮泥时容易锈蚀。
四、适用范围
1、适用于地下水位高、地质条件较差的地区。
2、大、中、小型污水处理工程均可采用。
五、设计要点
1、混凝沉淀时，出水浊度宜＜10mg/L,特殊情况≤15mg/L。
2、池数或分隔数一般不少于2。
3、沉淀时间一般为1.0～3.0h，当处理低温低浊水或高浊度水时可适当延长。
4、沉淀池内平均水平流速一般为10～25mm/s。
5、有效水深一般为3.0～3.5m,超高为0.3～0.5m。
6、池的长宽比应≥4，每隔宽度或导流墙间距一般采用3～8m，最大为15m，当采用虹吸式或泵吸式行车机械排泥时，池子分格宽度还应结合桁架的宽度（8、10、12、14、16、18、20m）。
7、池长深比应≥10。
8、进水区采用穿孔花墙配水时，穿孔墙距进水墙池壁的距离应≥1～2m，同时在沉淀面以上0.3～0.5m处至池底部分的墙不设孔眼。
9、采用穿孔墙配水或溢流堰集水，溢流率可采用500m3/(m•d)。
10、池泄空时间一般≤6h。
11、雷诺数一般为4000～15000，弗劳德数一般为1×10-4～1×10-5
六、设计参数与数据
1、每格长度与宽度之比不小于4，长度与深度之比采用8-12。
2、采用机构排泥时，宽度根据排泥设备确定。
3、池底纵坡一般采用0.01-0.02；采用多斗时，每斗应设单独排泥管及排泥闸阀，池底横向坡度采用0.05。
4、刮泥机的行进速度为0.3-1.2m/min，一般采用0.6-0.9m/min。
5、一般按表面负荷计算，按水平流速校核。最大水平流速：初沉池为7mm/s；二沉池为5mm/s。
6、进出口处应设置挡板，高出池内水面0.1-0.15m。挡板淹没深度：进口处视沉淀池深度而定，不小于0.25m，一般为0.5-1.0m；出口处一般为0.3-0.4m。挡板位置：距进水口为0.5-1.0m；距出水口为0.25-0.5m。

7、池子进水端用穿孔花墙配水时，花墙距进水端池壁的距离应不小于1-2m，开孔总面积为过水断面积的6%-20%。

七、设备参数

AFXC系列斜板（管）沉淀器
型号	AFXC-30	AFXC-40	AFXC-50	AFXC-60	AFXC-80
处理能力T/H	30	40	50	60	80
设备尺寸m	5*2.0*3.3	5.6*2.5*3.5	6.0*2.5*3.8	6.5*2.5*4.2	7.0*3.0*4.5

八、平流式沉淀池结构

平流式沉淀池为矩形水池，基本组成如图3-5所示。上部为沉淀区，下部为污泥区，池前部有进水区，池后部有出水区。添加混凝剂后的原水流入沉淀池，沿进水区整个截面均匀分配进入沉淀区，然后缓慢地流向出口区。水中的颗粒沉于池底，沉积的污泥连续或定期排出池外。

1. 进水区
   通过混凝处理后的水先进入沉淀池的进水区，进水区内设有配水渠和穿孔墙，如图3-6所示。配水渠墙上配水孔的作用是使进水均匀分布在整个池子的宽度上，穿孔墙的作用是让水均匀分布在整个池子的断面上。为了保证穿孔墙的均匀布水作用，穿孔墙的开孔率应为断面面积的6%-8%，孔径为125mm左右。配水孔沿水流方向做成喇叭状，孔口流速在0.2-0.3m/s以内，最上一排孔淹没在水面下12-15cm处，最下一排孔距污泥区以上0.3-0.5m处，以免将已沉降的污泥再冲起来。
   
2. 沉淀区
   沉淀区是沉淀池的核心，作用是完成固体颗粒与水的分离。在沉淀区固体颗粒以水平流速-v和沉降速度u的合成速度，一边向前行进一边向下沉降。
   
3. 出水区
   出水区的作用是均匀收集经斜管填料沉淀区沉降后的出水，使其进入出水渠后流出池外。为保证在整个沉淀池宽度上均匀集水和不让水流将已沉到池底的悬浮固体带出池外，必须合理设计出水渠的进水结构。图3-7给出三种结构。图3-7(a)为溢流堰式，这种形式结构简单，但堰顶必须水平才能保证出水均匀。图3-7(b)为锯齿三角堰式，为保证整个堰口的流量相等，锯齿堰应该用薄壁材料制作，堰顶要在同一个水平线上，图3-7(c)为淹没孔口式，在出水渠内墙上均匀布孔，保证每个小孔流量相等。
4. 存泥区和排泥措施
   沉淀池排泥方式有静水压力斗形底排泥和机械排泥等。
   ①静水压力法。利用池内的静水位，将污泥排出池外，见图3-8。排泥管1插入污泥斗，上端伸出水面与大气相通。静水压力H(m)。为了使池底污泥能滑入污泥斗，池底有i=0.01-0.02的坡度，也可采用多斗式平流沉淀池，以减小深度，见图3-9。
   
   ②机械排泥法。链带式刮泥机见图3-10，链带装有刮板，沿池底缓慢移动，速度1m/min，把沉泥级级推入污泥斗，当链带刮板转到水面时，又可将浮渣推向流出挡板处的浮渣槽。
   
   行走小车刮泥装置见图3-11，小车沿池壁顶的导轨往返行走，刮板将沉泥刮入污泥斗，浮渣刮入浮渣槽。由于整套刮泥机都在水面上，不易腐蚀，易于维修。被刮入污泥斗的沉泥，可用静水压力法或螺旋泵排出池外。
   
   
5. 
   
   ①截流速度。如图3-12所示，直线I代表从池顶A点开始下沉而能够在池底最远处B`点之前沉到池底的颗粒的运动轨迹。直线II代表从池顶A开始下沉不能沉到池底的颗粒的运动轨迹。直线III代表一种颗粒从池顶A开始下沉而刚好沉到池底最远处B`点的运动轨迹。
   设沉淀池的水平流速为v，按直线III运动的颗粒的相应沉速为v0，于是凡是沉速大于v0的一切颗粒都可以沿着类似直线I的方式沉到池底。凡是沉速小于v0的颗粒，如从池顶A点开始下沉，肯定不能沉到池底而沿着类似直线II的方式被带出池外。可以看出，直线III所代表的颗粒沉速v0具有特殊的意义，称为“截留速度”或“截留沉速”。“截留速度”实际上反映了沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。因为凡是沉速等于或大于沉速v0的颗粒能够全部被沉掉。
   对于直线III所代表的一类颗粒，流速v和v0都与沉淀时间t有关：t=L/v t=h0/u0 
   式中：L为沉淀区的长度，m；h0为沉淀区的水深，m；t为水在沉淀区中的停留时间，S；u0为颗粒的截留速度，m/s；v为水平流速，m/s。
   令以上两式相等，并以式(3-12)代入，整理得截流速度u0：u0=Q/L·B=Q/A
   式中：A为沉淀池水面的表面积。
   ②表面负荷q。沉淀区单位表面积在单位时间所通过的流量定义为沉淀池的表面负荷(q)，表面负荷的单位为m3/(m2·h)。
   由此可见，截留速度在数值上等于表面负荷，但含义不同：截留沉速代表自池顶A点开始下沉所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速，表面负荷则表示沉淀区的单位表面积在单位时间所通过的流量。
6. 沉淀效率
   为了求得沉淀池总的沉淀效率，先讨论某一特定颗粒即具有沉速vi的颗粒的去除百分比Pi。应该指出，这个特定颗粒的沉速，必定小于截留沉速u0，因大于u0的颗粒将全部下沉，不必讨论。去除率Pi的关系推导如下。
   沉速ui小于截留沉速u0的颗粒，如从池顶A点下沉，将沿着直线II前进而不能沉到池底。如果引一条平行于直线II而交于B`的直线mB`，从图3-12可见，只有位于池底以上hi高度内，也即处于m点以下的这种颗粒才能全部沉到池底。设原水中这类颗粒的浓度为c，沿着进水区的高度为h0的截面进入的这种颗粒的总量为Qc=h0Bc，沿着m点以下的高度为hi的截面进入的这种颗粒的数量为hiBc，则沉速为ui的颗粒的去除率pi应为：Pi=hiBvc/h0Bvc=hi/h0
   另外从三角形ABB`和三角形Abb`的相似关系可得：h0/u0=L/v 即：h0=Lu0/v 同理得：hi=Lui/v
   将上式代入，得到该颗粒的去除率为：Pi=ui/u0
   将u0=Q/A代入上式得：Pi=uiA/Q=ui/q
   由式可知：悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率只与沉淀池的表面负荷有关，而与其他因素如水深、池长、水平流速和沉淀时间均无关。这就是著名的哈真(Hazen)理论，对沉淀技术的发展起了很大的作用。
   公式反映以下两个问题：
   (1)当去除率一定时，颗粒沉速ui越大表面负荷也越高，即产水量越大。或者当产水量和表面积不变时，ui越大则去除率Pi越高。颗粒沉速ui的大小与凝聚效果有关。
   (2)颗粒沉速ui一定时，增加沉淀池表面积可以提高去除率。当沉淀池容积一定时，池身浅些则表面积大些，去除率可以高些，这就是“浅池理论”，斜板、斜管沉淀池就是基于该理论发展起来的。
   实际上，原水中沉速小于v0的颗粒众多，这些不同的颗粒的总去除率P是各种颗粒去除率的总和。故理想沉淀池总的去除率P为：P=(1-P0)+p0ζ0 ui/u0 dPi 
   式中：P0为沉速小于截留速度u0的颗粒占全部颗粒的质量百分率；P为能够去除的沉速小于u0的颗粒占全部颗粒的质量百分率，u0为理想沉淀池的截留速度。ui为小于截留速度的颗粒沉速；Pi为所有沉速小于ui的颗粒质量占原水中全部颗粒质量的百分率；dPi为具有沉速为ui的颗粒质量占原水中全部颗粒质量的百分率，(1-P0)为沉降速度等于和大于u0的顺位的去除率。