周进周出辐流式二沉池平面设计改进水力计算探讨_胡大锵

根据近期污水处 理 厂 二 沉 池 的 运 行 情 况 （即 经 验 数
据 ）；二 是 考 虑 “手 册 ”推 荐 的 历 史 背 景 。
如果ｑＨ ＝０．９３ｍ３／（ｍ２·ｈ）系指二沉池的实际 表面负荷，则 其 上 升 流 速 ｖ上 ＝０．２６ ｍｍ／ｓ，而 活 性
污泥动态沉降速 度ｕ０＝０．２２ ｍｍ／ｓ，显 然，ｖ上 ＞ｕ０， 也就 是 说，周 进 周 出 辐 流 式 二 沉 池 取ｑＨ ＝１．４ ｍ３／ （ｍ２·ｈ）偏 大 。 具 体 取 值 ，应 同 时 考 虑 以 下 因 素 ：
年 ２ 月 第 ２ 版 第 ５ 册 表 ５－１３）显 示 ：二 沉 池 （常 规 ）的 ｑＨ ＝０．６～１ｍ３／（ｍ２·ｈ）［原 手 册 推 ［１］ 荐 值 为１～１． ５ｍ３／（ｍ２·ｈ）］。不考虑污 泥 回 流 量。“参 照 本”例
题中取ｑＨ ＝１．４ｍ３／（ｍ２·ｈ），相 当 于 常 规 （即 指 中 心进水辐流式）二沉池的０．９３ｍ３／（ｍ２·ｈ）（以 提 高
（１）随着城镇污水处理厂工业废水所占 比 例 的
增大，难降解物质增多；国家对进入天然水体 中的氨
氮浓度要求趋 于 严 格。 两 者 的 共 同 作 用，均 将 导 致
生化系 统 在 低 负 荷 工 况 下 运 行：早 年 污 泥 负 荷 为
０．２～０．５ｋｇＢＯＤ５／（ｋｇＭＬＳＳ·ｄ）（延 时 曝 气 法 及 合建式曝气池除 外）；而 近 年 来，普 遍 要 求 污 泥 负 荷
３．４ 二 沉 池 校 核 堰 口 负 荷 论 证 及 计 算 总 结 城 镇 污 水 处 理 厂 （含 工 业 废 水 ）辐 流 式 二 沉
池出水溢流堰的设计，通 常 采 用 ９０°三 角 堰，由 水 力
模 型 试 验 ，得 出 流 量 计 算 公 式 为 ：
ｑ＝１．４ｈ５／２
（５）
式中 ｑ———９０°三角堰流量，ｍ３／ｓ；
二沉池最大小 时 进 水 量，实 际 上 为 最 高 日 平 均
小时流量。即：
Ｑｍｈ＝Ｋ′ＺＱｄ／２４
（４）
式中 Ｑｍｈ———二沉池最大小时进水量，ｍ３／ｈ；
Ｑｄ——— 日 平 均 处 理 水 量 ，ｍ３／ｄ。
３．３ 二 沉 池 表 面 水 力 负 荷 取 值 及 其 论 证
《给水排水》设 计 手 册 （以 下 简 称 “手 册 ”，２００４
沉淀，随砂滤冲洗水而排出。滤 砂 表 面 附 着 的 生物
砂滤池处理，出水氨氮平 均 在 ０．５ ｍｇ／Ｌ 以 下，达 到
膜 中 也 可 能 有 部 分 转 化 细 菌 ，对 铁 、锰 有 一 定 的 去 除
了常规处理水 源 水 标 准。 当 东 江 排 洪 水 质 恶 化，进
效 果 。 当 然 ，气 提 式 连 续 砂 滤 池 对 铁 、锰 的 去 除 是 生 物脱除 还 是 物 理 脱 除 为 主 还 需 要 进 行 深 入 研 究
ｈ——— 三 角 堰 口 水 深 ，ｍ，取 ０．０２１～０．２ ｍ。
气提式连续 砂 滤 池 对 氨 氮 的 去 除 效 果 明 显 且
稳 定 。 试 验 中 保 持 滤 速 为 １０～１２ ｍ／ｈ，砂 层 厚 度 ３．２ ｍ；气水比０．２～０．３；气提量０．０４ ｍ３／（ｍ３·ｄ） 条件下，当进水氨 氮 ≤３ ｍｇ／Ｌ 时，经 过 气 提 式 连 续
到 １５％ 、５０％ 、４５％ 和 ４０％ 。
实 际 上 ，在 很 多 二 沉 池 设 计 中 ，已 经 按 照 该 建 议
值计算。同时，部分工程实 例 表 明，取ｑＨ ≤０．５ ｍ３／ （ｍ２·ｈ）（常 规 辐 流 式 二 沉 池 ）时，可 同 时 满 足 校 核
堰口负 荷 及 ＳＳ≤２０ ｍｇ／Ｌ 的 要 求，否 则，出 水 超 标 （还 同 布 水 槽 设 计 及 进 水 流 速 有 关 ）。
污水处理厂二沉池出水超标的现象有一定的联系。
因 此 ，有 理 由 进 一 步 修 正 和 改 进 。
３ 二 沉 池 平 面 设 计 要 素 改 进 水 力 计 算
３．１ 二沉池进水总变化系数 Ｋ′Ｚ计算
进水总变化 系 数 ＫＺ 值，可 通 过 查 表 或 式 （１）、 式（２）计算 ： ［１，２］
关键词 污水处理厂 周进周出辐流式二沉池 水力计算 表面水力负荷 堰口负荷
１ 问 题 的 由 来 笔 者 在２０１１ 年１ 月《给 水 排 水》杂 志 上 发 表 的
“周 进 周 出 辐 流 式 二 沉 池 布 水 槽 改 进 水 力 计 算 探 讨”一 文 中 ，曾 提 出 “关 于 二 沉 池 ＫＺ 值 的 选 用 、校 核 堰 口 负 荷 的 合 理 性 认 定 、表 面 水 力 负 荷 的 假 定 … … 固 体 负 荷 校 核 的 计 算 方 法 等 ，均 有 待 商 榷 ” 的 表 述 ，但 由 于 受 当 时 主 题 及 篇 幅 所 限 ，对 上 述 相 关 内 容 的 认 定 ，以 及 包 括 二 沉 池 进 水 最 大 设 计 流 量 、二 沉 池 直 径 、堰 口 长 度 、出 水 槽 宽 度 等 要 素 在 内 的 二 沉 池 平 面 设 计 的 改 进 水 力 计 算 方 法 ，均 未 予涉及。
水氨氮达７．６ ｍｇ／Ｌ 时，硝 化 细 菌 的 活 性 将 明 显 提 高，迅速达 到 较 高 的 处 理 效 果，氨 氮 去 除 率 仍 可 达
探索。 ３ 结 语
７０％以上。另 外，气 提 式 连 续 砂 滤 池 对 ＣＯＤＭｎ、浊 度、铁、锰 也 有 一 定 的 去 除 效 果，平 均 去 除 率 分 别 达
周知，ＫＺ 的计算式，也可用式（３）表示：
ＫＺ＝ＫｄＫｈ
（３）
式中 Ｋｄ———日变化系数；
Ｋｈ——— 小 时 变 化 系 数 。
由式（３）知，当 Ｋｈ→１ 时，Ｋ′Ｚ≈Ｋｄ，即：二 沉 池
的 Ｋ′Ｚ值，应恒小于进水的 ＫＺ 值，但 Ｋ′Ｚ≠１。
３．２ 二 沉 池 最 大 小 时 进 水 量 计 算
（４）要求二沉池底流浓度 ＸＲ 达到９ ０００ｍｇ／Ｌ， 假定 ＭＬＳＳ为３ ０００ｍｇ／Ｌ，污泥回流比 ＸＲ＝５０％。
（５）由 二 沉 池 进 泥 量 及 理 论 计 算 的 水 面 积 Ｆ （非设计实际面积 Ｆ实 ），推算固体负的 假 定 和 计 算 程
ＫＺ＝２．７２／Ｑ０ｄ．１１
（１）
ＫＺ＝２．７２／Ｑ０ｄ．１０８
（２）
为安全计，本 文 采 用 式 （２）计 算，算 得 的 ＫＺ 代
表了初沉前的最 大 日 最 大 小 时 流 量 的 变 化 状 况，但
在初沉之后的各 水 处 理 单 元 随 人 工 处 理 设 施 ＨＲＴ
的加长，逐 渐 失 去 其 ＫＺ 值 的 原 本 自 然 含 义。 众 所
≤０．１ ｋｇＢＯＤ５／（ｋｇＭＬＳＳ· ｄ），污 泥 沉 降 性 能 变差。
（２）早年普通曝气法 的 污泥回流比多在２０％～ ４０％，二沉池的实际进水量只有旱流污水量的 １．２～ １．４倍，而近几年，城镇污 水 的 污 泥 回 流 比 逐 渐 接 近
工业废 水 处 理 厂，达 到 了 １００％ ～１５０％，即 二 沉 池 的 实 际 进 水 量 为 旱 流 污 水 量 的 ２～２．５ 倍 ，因 此 表 面 水力负荷宜大大低于早年推荐的范围值。
序，是当前所普遍 采 用 的，关 键 是 对 诸 如 Ｋ′Ｚ、ｑＨ 、ｑ′Ｈ 等设 计 参 数 选 用 和 校 核 指 标 的 假 定，以 及 ＸＲ 与 ＭＬＳＳ、Ｒ 的关系等方面，是 否 符 合 基 本 常 识 和 科 学 实 际 的 问 题 ，也 许 这 种 假 定 和 计 算 方 法 ，与 当 前 部 分
（２）假 定 二 沉 池 表 面 水 力 负 荷 ｑＨ ＝１．４ ｍ３／ （ｍ２·ｈ），推算 二 沉 池 水 表 面 积 Ｆ 及 直 径 Ｄ′１，取 整 数值确定设计直径 Ｄ１。
（３）以 Ｄ′１推 算 堰 口 长 度 Ｌ＝πＤ′１，并 只 设 一 侧 出水堰（即出水槽内 壁，见 图 １ｂ）；按 堰 口 负 荷ｑ′Ｈ ＝ ４．３４Ｌ／（ｓ·ｍ）进 行 校 核 。
周进周出辐流式二沉池平面设计改进水力计算探讨
胡 大 锵
（华 东 勘 测 设 计 研 究 院 ，杭 州 ３１００１４）
摘要 介绍了污水处理厂周进周出辐流式二沉池平面设计的改进水力计算方法 ，讨论了各主要 参数如：二沉池进水总变化系数 Ｋ′Ｚ、表面水力负荷ｑＨ 、堰口负荷ｑ′Ｈ 、污 泥 回 流 比 Ｒ、二 沉 池 底 流 浓 度 ＸＲ 等的合理取值范围，以适应目前污水处理厂的进水水质，保证二沉池出水水质达标。
针 对 上 述 刊 登 文 章 中 的 “参 照 本 ”：《城 市 污 水 厂 处 理
设施设计计 算》（化 学 工 业 出 版 社，２００８ 年 ５ 月）中
第３９６～３９８页，例９－５为例，对 相 关 设 计要素的计
图 １ 周 进 周 出 二 沉 池 水 力 计 算 示 意
檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿
算 方 法 ，逐 一 展 开 讨 论 。
２ 周 进 周 出 辐 流 式 二 沉 池 平 面 尺 寸 设 计 要 素 及 参 数 （１）二 沉 池 进 水 变 化 系 数 Ｋ′Ｚ及 最 大 进 水 流
量 Ｑｍｈ。 （２）二沉池表面水力负荷ｑＨ 。 （３）污泥回流比 Ｒ 及二沉池底流浓度 ＸＲ。 （４）出水堰长度 Ｌ 及堰口水力负荷ｑ′Ｈ 。 （５）二 沉 池 表 面 固 体 负 荷ｑＳ。 （６）二沉池 直 径 Ｄ１、出 水 槽 外 壁 直 径 Ｄ２ 及 其
○ Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｗａｔｅｒ ｃｈ＠１６３．ｃｏｍ 收 稿 日 期 ：２０１１－０４－２７
给水排水 Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．１１ ２０１１ ４ ５
对于上述几项 要 素 及 参 数 的 认 定，在 “参 照 本” 的 相 关 演 算 及 表 述 中 ，可 归 纳 为 以 下 几 点 ：
（１）按照 日 平 均 处 理 规 模，通 过 公 式 计 算 或 查 表得出 ＫＺ 值，并 将 该 值 作 为 二 沉 池 的 进 水 总 变 化 系数（即本文的 Ｋ′Ｚ值，以 示 区 别），推 算 二 沉 池 最 高 日最大小时流量 Ｑｍｈ。
鉴于以上理 由，取 常 规 二 沉 池 的ｑＨ ≤０．５ ｍ３／ （ｍ２·ｈ）（已考虑污泥回流比１００％）是比较 合 理 的。
而周进周出二沉池可比常规二沉池的ｑＨ 提高１．５～ １．７５倍计，当 然，最 终 还 须 得 到 堰 口 负 荷 及 固 体 负
荷限 值 的 验 证，则 本 文 建 议 周 进 周 出 二 沉 池 ｑＨ ≤ ０．８ ｍ３／（ｍ２·ｈ）。
１．５ 倍 计 ），恰 好 在 ０．６～１ ｍ３／（ｍ２·ｈ）范 围 内 。 笔 者 认 为 ，在 进 行 二 沉 池 的 具 体 设 计 时 ，不 能 认
为只要采用参数符 合 “手 册”推 荐 的 范 围，就 是 许 可
的 或 是 合 理 的 ，对 于 具 体 情 况 要 作 具 体 分 析 ：一 是 要
内壁直径 Ｄ３，见图１（其中ａ为本文计算所采用示意 图 ，ｂ 为 “参 照 本 ”例 ９－５ 示 意 图 ）。
实 际 上 ，要 改 善 二 沉 池 的 出 水 水 质 ，仅 仅 优 化 布
水槽的水力计算 方 法 是 远 远 不 够 的，必 须 同 时 优 化
和完善以上要素的正确水力计算方法。
为求论文的连 续 性 及 比 较 讨 论 的 方 便，本 文 仍
（３）表面 水 力 负 荷 的 设 计 选 用，应 考 虑 堰 口 水
力负荷的控制条 件，除 非 有 其 他 降 低 堰 口 负 荷 的 有
效措施。
４ ６ 给水排水 Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．１１ ２０１１
（４）出 水 悬 浮 物 要 求 的 变 化：据 ＧＢ ３０２５—９３ 及 ＧＢ ８９７８—８８ 标 准，出 水 ＳＳ 分 别 小 于 ３０ ｍｇ／Ｌ （二极标准）及７０ ｍｇ／Ｌ（一 级 新 扩 改 标 准）；而 根 据 ＧＢ １８９１８—２００２ 一 级 Ｂ 标 准，要 求 出 水 ＳＳ≤２０ ｍｇ／Ｌ，分 别 提 高 了 １．５ 和 ３．５ 倍 。