一体化污水处理设备中的沉淀池是利用重力沉降原理实现固液分离的关键单元,其核心功能是将污水中悬浮的污泥颗粒、胶体杂质等通过自然沉降或强化沉淀作用分离出来,使污水得到初步净化,为后续处理工艺(如生物过滤、消毒等)提供稳定的进水水质。以下从核心原理、常见类型、关键设计参数及运行要点等方面详细说明
一、核心原理:重力沉降与固液分离
沉淀池的基本原理基于斯托克斯定律(Stokes' Law),即悬浮颗粒在静止或缓慢流动的液体中,会因自身重力大于液体浮力而产生沉降运动,最终沉积在池体底部形成污泥,上清液则从池体上部溢出,实现固液分离。具体过程可分为三个阶段:
- 混合阶段:污水从前端工艺(如调节池、生物反应池)流入沉淀池,通过进水装置(如穿孔花墙、导流槽)均匀分布,避免水流冲击池内已形成的稳定流态。
- 沉降阶段:污水在池内以较低的流速缓慢流动,悬浮颗粒在重力作用下逐渐下沉。颗粒越大、密度越高,沉降速度越快(如活性污泥中的絮体颗粒通常比胶体颗粒沉降更快)。
- 分离阶段:沉降的颗粒在池底形成污泥层,通过排泥装置定期排出;澄清后的上清液则通过出水堰或溢流槽收集,进入下一处理环节。
二、一体化设备中沉淀池的常见类型及原理差异
根据设备结构和强化沉淀方式的不同,一体化设备中的沉淀池主要分为以下几类,原理各有侧重:
1.
- 结构特点:池体为长方形,污水从一端进水,沿水平方向缓慢流动,从另一端出水,污泥在池底沉积后由刮泥机或排泥管排出。
- 原理优势:构造简单,水流稳定,沉降效果受水量波动影响较小,适用于处理含较大颗粒杂质的污水(如格栅后的初沉池)。
- 在一体化设备中的应用:多为小型化设计,池长较短,通过优化进水布水和出水堰结构减少短流现象(如设置导流板)。
2.
- 结构特点:池体为圆形或方形,污水从池体中部的进水管自上而下流入,在池底形成向上的回流,悬浮颗粒在上升水流中沉降,污泥沉积于池底锥形斗,上清液从顶部出水堰溢出。
- 原理核心:利用水流向上的流速与颗粒沉降速度的平衡实现分离 —— 当颗粒沉降速度大于水流上升速度时,颗粒下沉;反之则随水流溢出。
- 优势:占地面积小,排泥方便(锥形斗利于污泥集中),适合一体化设备的紧凑化设计,但处理水量较小,易受水质波动影响。
3.
- 结构特点:在池内设置大量倾斜的管状(斜管)或板状(斜板)组件,污水在斜管 / 斜板间的通道内流动,颗粒在重力作用下沉降到斜管 / 斜板表面,随后沿斜面滑入池底污泥区。
- 原理创新:通过增加沉淀池的沉降面积(斜管 / 斜板扩展了有效沉降空间)和缩短颗粒沉降距离(仅需沉降到斜板 / 斜管表面),大幅提高沉降效率,减少池体体积(比传统沉淀池节省 50%-70% 占地面积)。
- 在一体化设备中的核心作用:适用于处理低浓度悬浮液(如生物处理后的二沉池),能高效分离活性污泥絮体,降低出水悬浮物(SS)浓度。
4.
- 结构特点:池体为圆形,污水从中心进水管流入,沿径向向四周缓慢流动,流速逐渐降低,颗粒在流动过程中沉降,污泥由池底刮泥机收集至中心排泥斗排出,上清液从周边出水堰溢出。
- 原理优势:水流分布均匀,处理水量大,适合中大型一体化设备,但结构相对复杂,占地面积较大。