辐流式沉淀池设计计算方法详解

辐流式沉淀池设计计算方法详解

辐流式沉淀池是污水处理过程中重要的设施之一，其设计计算涉及多个关键参数和步骤。本文将详细介绍辐流式沉淀池的设计参数、计算方法及注意事项，并通过具体示例帮助读者掌握其设计要点。

设计参数与基本要求

• 池形与尺寸：辐流式沉淀池一般采用圆形或正方形结构，直径通常在6至100米之间，池子的有效水深一般在2.5至5.0米之间，而周边深度则在1.5至3.0米之间。
• 径深比（D/H）：对于辐流式沉淀池，径深比（D/H）一般控制在6至12之间，这个比值确保了水流能够以辐射形式均匀分布，有利于悬浮颗粒的沉降。
• 表面负荷与停留时间：表面负荷和停留时间是设计中的关键参数，自然沉淀的表面负荷一般为0.07至0.08立方米每平方米每小时，总停留时间为4.5至13.5小时；混凝沉淀的表面负荷为0.4至0.5立方米每平方米每小时，总停留时间为2至6小时。
• 刮泥机与排泥方式：辐流式沉淀池多采用回转式刮泥机进行污泥收集，刮泥机将沉至池底的污泥刮至池中心的污泥斗，再通过重力或污泥泵排走，池底坡度平缓，通常不小于0.05，以确保污泥能够顺利滑向中心。

设计计算步骤

1. 确定池面积与直径：首先根据最大设计流量Qmax和选定的表面负荷q′，计算所需的沉淀池水面面积F，公式为：F = Qmax / (n * q′)，其中n为池数，根据面积和径深比确定池子的直径D。
2. 计算有效水深：有效水深h2可以通过公式h2 = q′ * t计算，其中t为沉淀时间。
3. 校核径深比：确保计算出的直径D与有效水深h2的比值在6至12的范围内。
4. 计算污泥斗容积：根据每人每日产生的污泥量S、设计人口N以及两次清除污泥间隔时间T，计算每日污泥量V，根据污泥斗的高度、上部半径r1和下部半径r2，计算污泥斗的容积V1。
5. 计算总高度：沉淀池的总高度H包括超高、有效水深、池底坡落差、污泥斗高度等部分。

计算公式汇总

• F = Qmax / (n * q′)
• D = sqrt(4F / π)
• h2 = q′ * t
• V = SNT / 1000n
• V1 = πh5(r1² + r1r2 + r2²) / 3
• H = 0.3 + h2 + 0.5 + h4 + 1.73

设计注意事项

• 进水口周围应设置整流板，整流板的开孔面积为过水断面面积的6%至20%。
• 浮渣应采用浮渣刮板机收集，并在出水堰前设置浮渣挡板。
• 当池子直径较小时，可以采用多斗排泥的方式；当直径大于20米时，可采用中心转动刮泥机或周边转动刮泥机。

设计示例

假设某城市污水处理厂最大设计流量Qmax为43200立方米每天，设计人口N为25万人，采用机械刮泥，设计采用辐流式沉淀池。

1. 根据公式F = Qmax / (n * q′)，取n=2个池子，q′=2立方米每平方米每小时，计算得F=450平方米。
2. 根据径深比D/h=6至12，取D=24米（满足条件）。
3. 计算有效水深h2=q′t=2*1.5=3米。
4. 校核径深比D/h2=24/3=8，在6至12范围内，满足要求。
5. 根据公式V=SNT/1000n，取S=0.5升每人每天，T=4小时，计算得V=10.4立方米。
6. 根据污泥斗高度、上部半径和下部半径，计算污泥斗容积V1=9.6立方米。
7. 计算总高度H=0.3+3+0.5+0.51+1.73=6.04米。

通过以上步骤和计算，可以完成辐流式沉淀池的设计。需要注意的是，实际设计过程中可能还需要考虑其他因素，如地质条件、气候条件、施工难度等，在实际应用中应根据具体情况进行调整和优化。