在水处理工艺中,平流式沉淀池是一种广泛应用的固液分离设备。它通过重力作用使水中悬浮颗粒自然沉降到底部,从而达到净化水质的目的。为了更好地理解和掌握平流式沉淀池的设计与运行原理,下面将通过一个具体的计算例题来详细说明其工作过程及参数计算方法。
假设某污水处理厂需要设计一座日处理能力为50,000立方米/天的平流式沉淀池,进水SS浓度为300mg/L,出水要求SS浓度不超过40mg/L。已知沉淀时间为2小时,水平流速为5mm/s,请根据以下步骤完成该沉淀池的设计计算:
1. 确定沉淀池的有效容积
根据沉淀时间公式 \( V = Q \times t \),其中 \( Q \) 为流量(m³/s),\( t \) 为沉淀时间(s)。
- 日处理量换算成秒流量:\( 50,000 ÷ (24 × 60 × 60) ≈ 0.5787 m³/s \)
- 计算有效容积:\( V = 0.5787 × (2 × 60 × 60) ≈ 6944.4 m³ \)
2. 计算沉淀池的长度和宽度
水平流速 \( u = 5 mm/s = 0.005 m/s \),利用水平流速公式 \( u = V / (L × H) \),其中 \( L \) 为长度(m),\( H \) 为有效水深(m)。
- 假设有效水深 \( H = 3m \),则 \( L = V / (u × H) = 6944.4 / (0.005 × 3) ≈ 46296 m² \)
- 若沉淀池宽为 \( B \),则 \( L × B = 46296 m² \),可取 \( B = 12 m \),验证 \( L = 46296 ÷ 12 ≈ 3858 m \)
3. 校核沉淀效果
根据弗劳德数 \( Fr = u^2 / (gH) \),确保 \( Fr < 0.002 \),以保证良好的沉淀条件。
- 计算弗劳德数:\( Fr = (0.005)^2 / (9.8 × 3) ≈ 8.5 × 10^{-6} \),满足条件。
综上所述,这座平流式沉淀池的设计参数为:有效容积6944.4 m³,长度约3858米,宽度12米,有效水深3米。这样的设计能够有效去除污水中的悬浮物,达到预期的处理效果。实际工程中还需考虑池体结构、排泥方式等因素,以确保系统的稳定运行。