長堰豎流澄清池

1、長堰豎流澄清池湖南三三環(huán)?？萍加邢薰?奉明明 陳長藝 奉威威關(guān)鍵詞 污水處理、出水堰、豎流沉淀池、平流沉淀池、長堰出水、過堰流量、堰前流速一、緒言沉淀分離污水中的懸浮物，是污水處理工程中應(yīng)用最廣泛的一種污水物化凈化方法。今天，較大水量污水處理工程中，應(yīng)用最廣泛的是長方形平流沉淀池、幅流式平流沉淀池和豎流沉淀池三種池型，其池體建設(shè)技術(shù)和配套進(jìn)/出水裝置及排泥裝置的制造技術(shù)已臻成熟。但是，上述三種沉淀設(shè)施依然各有讓設(shè)計(jì)人和建設(shè)者難以釋懷的不足點(diǎn)：以長寬比大于4為基本構(gòu)造參數(shù)建設(shè)的方形平流沉淀池，由于難于配裝足夠長度的出水堰而必須設(shè)計(jì)足夠的污水停留時間（一般不低于4小時），因此往往池形大、池底面積

2、寬，掃泥排泥設(shè)備造價高、難維護(hù)。幅流式平流沉淀池以污水過堰流量及出水堰長度為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)參數(shù)，池體占地面積大，池體結(jié)構(gòu)要求高、池底掃泥設(shè)備造價高，且由于池周四角不便配建其它設(shè)施，實(shí)際上浪費(fèi)場地20%。豎流式沉淀池最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)是污水升流的速度，為了確保升流區(qū)各點(diǎn)污水的升流速度均勻處于設(shè)計(jì)范圍，出水液面必需安裝密度合適、均勻分布的出水堰和集水網(wǎng)溝，這是豎流式沉淀池建設(shè)的難點(diǎn)之一。此外，由于依靠錐形底的坡度和污泥自重集泥、底管重力排泥，池體難以任意擴(kuò)大，單池處理能力一般難以突破100m3/h。為了節(jié)約工程造價、減少污水處理工程占地、簡化運(yùn)行管理和確保沉淀池對懸浮物的分離效果，筆者在長期從事污水處理

3、工程工作、探索工程容器一體化的同時，研發(fā)了長堰豎流沉淀池，并在20余個處理水量200018000m3/d的工程中獲得成功應(yīng)用。二、長堰豎流池的工作原理及設(shè)計(jì)計(jì)算長堰出水豎流沉淀池，是把傳統(tǒng)的圓形或正方形豎流沉淀池建設(shè)成長條形；在池內(nèi)、沿長度方向修筑兩道懸空的污水整流墻、把污水沉淀池分隔為一個進(jìn)水區(qū)和兩個對稱的升流沉淀區(qū)；每個升流沉淀區(qū)的液面各安裝一條（或兩條）集水溝和兩道（或四道）出水堰。進(jìn)水區(qū)的底部為集泥溝，升流沉淀區(qū)的底部為5060度坡底。參見圖1。污水從進(jìn)水點(diǎn)進(jìn)入沉淀池的進(jìn)水區(qū)后，由于出水點(diǎn)的散布、污水在降流的過程中自動沿池的長度方向擴(kuò)散分布，流速急劇下降，然后從整流墻底部進(jìn)入兩邊的升流

4、沉淀區(qū)；進(jìn)入升流沉淀區(qū)的過程中，污水與沿流泥坡流向集泥溝的老污泥逆向相交、部分老污泥混入污水中；進(jìn)入升流沉淀區(qū)后，污水均勻、緩慢上升，升至液面后再從出水堰溢出進(jìn)入集水溝、從溝尾流向后續(xù)處理單元；懸浮物因重力原因緩慢落著池底的流泥坡、繼而進(jìn)入集泥溝，由安裝于池頂小跑車上的吸泥泵排出沉淀池。參見圖1。長堰豎流沉淀池的設(shè)計(jì)不需復(fù)雜的計(jì)算，以確保水質(zhì)指標(biāo)、節(jié)約工程造價、便于建設(shè)施工為設(shè)計(jì)原則。中間進(jìn)水區(qū)寬度以600800mm為宜，過窄不便施工，過寬既無必要也不利于池底泥溝中污泥的排出；兩邊升流沉淀區(qū)的寬度以8001200mm為宜，過寬既無必要，也會增加池底流泥坡的建造成本；綜上所述，長堰豎流沉淀池的總

5、寬度（內(nèi)空）以26003200mm為宜（參見圖1）。池體的長度設(shè)計(jì)以污水的過堰流速為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)、計(jì)算出水堰總長度、較驗(yàn)升流沉淀區(qū)污水的堰前升流速度0.02m/s、并參考前后續(xù)處理單元的設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。需要通過試驗(yàn)取得的參數(shù)是過堰流速，即每米出水堰的有效處理水量（設(shè)為qm值、單位為m3/m·h）。由于污水中懸浮物的顆粒狀態(tài)差異和比重差異，對于不同的污水、每米出水堰能夠有效處理的水量（過堰流速）是不相同的，即使是同一行業(yè)，由于生產(chǎn)設(shè)備差異、使用原料差異、管理水平差異，污水的qm值也將有差異。如再生紙?jiān)旒埰髽I(yè)，qm值隨原料來源、產(chǎn)品種類、助劑用量、紙機(jī)好壞，在0.560.98m3/m&

6、#183;h范圍內(nèi)變化。當(dāng)然，場地和資金許可時，可以采用保守設(shè)計(jì)，取qm值=0.5m3/m·h。有了污水的qm值，長堰豎流沉淀池的長度計(jì)算就簡單了，計(jì)算的公式如下：沉淀池長度L（單位m）=污水最大流量Q（單位m3/h）/qm值(單位m3/m·h)×出水堰設(shè)計(jì)條數(shù)(4或8)。污水在升流沉淀分離區(qū)的升流速度驗(yàn)算式如下：升流速度V（單位m/s）=Q/L×（B0B1）×3600；一般情況下，V0.02m/s即可。式中B0為沉淀池升流區(qū)的內(nèi)空寬度，B1為集水槽的寬度，單位為m。長堰豎流沉淀池的設(shè)計(jì)，因其池體結(jié)構(gòu)極大限度地降低了污水從沉淀池、升流溢出時的流

7、動速度（堰前流速）和污水的過堰流速，以此保證沉淀分離效果，一般情況下不需要進(jìn)行池體容量和污水停留時間的設(shè)計(jì)和計(jì)算。三、長堰豎流池的構(gòu)造特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求長堰豎流沉淀池在寬度方向分為進(jìn)水區(qū)和兩個對稱的升流沉淀區(qū)，各區(qū)均在長度方向貫通全池，因此，長堰豎流沉淀池必須有四道直線長墻，這是長堰豎流沉淀池的構(gòu)造要求之一；池腔內(nèi)的兩道整流墻下部通水、必需懸空修筑，因此，墻體下方必需澆筑托墻的鋼混通梁，而當(dāng)設(shè)計(jì)長度超過4m時，鋼混通梁下面必需以4m的間距澆砌托梁墩，這是雙長堰豎流沉淀池的構(gòu)造要求之二；長堰豎流沉淀池的進(jìn)水區(qū)與池底泥溝在高度方向重疊、長度方向貫通全池，為了便于排泥機(jī)在泥溝全程移動，進(jìn)水區(qū)必需全長

8、空通，這是長堰豎流沉淀池的構(gòu)造要求之三。參見圖2。為了在池體構(gòu)造符合工藝要求的同時、確保直長墻體的單向抗壓強(qiáng)度，并方便建筑施工和節(jié)約工程造價，池體建筑設(shè)計(jì)時、長度方向每間隔24m（建議取間隔3m）設(shè)置一道筋墻。筋墻連接邊墻和內(nèi)側(cè)整流墻，與邊墻和整流墻一體澆砌，形成“目”形框架，有效保證了邊墻和整流墻的自身強(qiáng)度和抗側(cè)壓強(qiáng)度。此外，筋墻內(nèi)側(cè)端自然成為整流墻底部托梁的托墩、不需另徹托梁墩；筋墻頂部亦為出水槽和溢流堰提供了安裝基礎(chǔ)。參見圖3和圖4。長堰豎流沉淀池建筑時可采用全鋼混結(jié)構(gòu)，也可以采用鋼混整底板/磚砂墻體結(jié)構(gòu)。采用磚砂墻體時，高度方向應(yīng)澆灌23層鋼混圈梁；每層圈梁應(yīng)覆蓋邊墻、端墻、整流墻、筋

9、墻等所有墻體整體澆筑；第一層圈梁高度與整流墻所需的墻底托墻梁高度一致，一般距離池底11.4m。鋼混圈梁所使用的鋼筋大小和等級，應(yīng)根據(jù)墻體總長度計(jì)算設(shè)計(jì)。施工時，池底集泥溝和兩邊坡底的修筑作業(yè)，應(yīng)在第一層圈梁完工之后、梁上墻體施工之前完成；否則，在全部池墻體完工后再修筑池底集泥溝和兩邊坡底，作業(yè)難度大、浪費(fèi)用工。四、幾種沉淀池的特性和參數(shù)比較在保證了豎流沉淀池高效特性的同時，長堰豎流沉淀池因其長條形狀、方便與前/后續(xù)處理單元（厭氧、好氧、緩沖等）的污水容器共墻合建、形成水處理流程容器一體化，極大幅度節(jié)約了工程占地、減省工程造價、簡化運(yùn)行管理。以污水出池的流速或出水堰總長為基數(shù)（如堰長150米、處

10、理水量約10000m3/d），傳統(tǒng)幅流沉淀池和長堰豎流沉淀池的占地面積、所需池容、工程造價可例表比較如下：表1、幅流沉淀池與長堰豎流沉淀池造價比較堰總長（m）池尺寸（m）占地面積（m2）池容（m3）池體造價（萬元）設(shè)備造價（萬元）總造價（萬元）幅流沉淀池150直徑482500900022550275長堰豎流池150池長38140500251035節(jié)約量94.4%94.4%89%80%87.3%以處理水量為基數(shù)、按400m3/h計(jì)算，需要直徑為6.8米的傳統(tǒng)圓形豎流沉淀池4座，與相同處理能力的四長堰豎流沉淀池比較，占地面積、所需池容、工程造價可例表如下：表2、圓形豎流沉淀池與長堰豎流沉淀池造價比

11、較處理量（m3/h）池尺寸（m）占地面積（m2）池容（m3）池體造價（萬元）設(shè)備造價（萬元）總造價（萬元）圓豎流沉淀池4004-6.8200880601676四長堰豎流池400池長38140500251035節(jié)約量30%43.2%58.3%37.5%54%此外，長堰豎流沉淀池的出水堰和集水槽的制造安裝、比圓形豎流沉淀池出水堰和集水槽的制造安裝要簡單方便得多按池內(nèi)筋墻的間距、把出水堰和集水槽加工成段，安裝時搭接成與池長一致的簡單水槽并加以固定即可，出水從水槽的任意一端引出。同時，每個升流出水區(qū)的筋墻頂部可視需要、安裝一道或多道集水溝，可成倍提升沉淀池的功效。傳統(tǒng)方形平流沉淀池一般從短池邊進(jìn)水，由于受池底掃泥設(shè)備或行車式吸泥機(jī)組制造難度的限制，短池邊一般設(shè)計(jì)寬度不超過12m，因此，出水堰長度受限、污水溢出流速難以控低，其沉淀分離懸浮物的較果特別是分離在水體流動狀態(tài)下不易沉淀的懸浮物的效果，是難與豎流沉淀池和幅流沉淀池相比的，更難與長堰豎流池相比。五、結(jié)論長堰豎流沉淀池，可以簡便安裝四道或八道出水堰，集中了傳統(tǒng)豎流池升流出水的優(yōu)點(diǎn)和傳統(tǒng)幅流池出水堰