二沉池设计计算
本设计采用机械吸泥的向心式圆形辐流沉淀池，进水采用中心进水周边出水。
1. 沉淀时间1.5～4.0h ，表面水力负荷0. 6~1. 5m 3/(m 2∙h ) ，每人每日污泥量12～32g/人·d ，污泥含水率99.2～99.6%，固体负荷
≤150kg /(m 2∙d )
2. 沉淀池超高不应小于0.3m 3. 沉淀池有效水深宜采用2.0～4.0m
4. 当采用污泥斗排泥时，每个污泥斗均应设单独闸阀和排泥管，污泥斗的斜壁与水平面倾角，方斗宜为60°，圆斗宜为55°
5. 活性污泥法处理后的二次沉淀池污泥区容积宜按不大于2h 的污泥量计算，并应有连续排泥措施
6. 排泥管的直径不应小于200mm
7、当采用静水压力排泥时，二次沉淀池的静水头，生物膜法处理后不应小于1.2m ，活性污泥法处理池后不应小于0.9m 。
8、二次沉淀池的出水堰最大负荷不宜大于1.7L ／(s·m) 。 9、沉淀池应设置浮渣的撇除、输送和处置设施。
10、水池直径(或正方形的一边) 与有效水深之比宜为6～12，水池直径不宜大于50m 。
11、宜采用机械排泥，排泥机械旋转速度宜为1～3r ／h ，刮泥板的外缘线速度不宜大于3m ／min 。当水池直径(或正方形的一边) 较小时也可采用多斗排泥。
12、缓冲层高度，非机械排泥时宜为0.5m ；机械排泥时，应根据刮泥板高度确定，且缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m 。
13、坡向泥斗的底坡不宜小于0.05。 2.2设计计算
设计中选择2组辐流沉淀池，每组设计流量为0.325m 3s 。 1、沉淀池表面积
F =
Q max 0. 65⨯36002
==780m '
2⨯1. 5nq
式中 Q ——污水最大时流量，m 3s ；
q ' ——表面负荷，取1.5m 3m 2⋅h ； n ——沉淀池个数，取2组。 池子直径：
D =
4F
π
=
4⨯780
=31. 52m 取32m 。 3. 14
2、实际水面面积
F =
实际负荷q =
'
πD 2
4
=
π⨯322
4
=804. 25m 2
4Q max 4⨯0. 65⨯360032
==1. 45m /(m ∙h ) ，符合要求。 22
n πD 2π⨯32
3、沉淀池有效水深
h 1=q ' t
式中 t ——沉淀时间，取2h 。
h 1=1. 5⨯2=3. 0m
径深比为：
D 32==10. 67，在6至12之间。 h 13
4、污泥部分所需容积 X =
R
X r 1+R
1⎫1⎫⎛⎛
则 X r = 1+⎪X = 1+⎪⨯4000=9000mg /L
R ⎭⎝⎝0. 8⎭
采用间歇排泥，设计中取两次排泥的时间间隔为T =2h
(1+R ) QXT (1+0. 8) ⨯20000⨯4000⨯2
V 1===923. 08m 3
11(X +X r ) N ⨯(4000+9000) ⨯2⨯24225、污泥斗计算 h 5=(r -r 1) tan α
式中 r ——污泥斗上部半径，m ； r 1——污泥斗下部半径，m ； α——倾角，一般为60︒C 。
设计中取 r =2m ，r 1=1m 。
h 5=(r -r 1) tan α=(2-1) tan 60︒=1. 73m 污泥斗体积计算：
V 5=
πh 5
3
(r 12+r 1r 2+r 22) =
3. 14⨯1. 832
(2+2⨯1+12) =12. 7m 3 3
6、污泥斗以上圆锥体部分污泥容积
设计中采用机械刮吸泥机连续排泥，池底坡度为0.05 h =D -2r ⨯0. 05=32-2⨯2⨯0. 05=0. 7m
4
22污泥斗以上圆锥体部分体积：
V 4=
πh 4
12
(D 2+DD 1+D 12) =
3. 14⨯0. 7
(322+32⨯4+42) =213. 94m 3
12
则还需要的圆柱部分的体积：
V 3=V 1-V 4-V 5=923. 08-213. 94-12. 7=696. 44m 3
V 3696. 44
高度为：h 3=' ==0. 87m
F 804. 257、沉淀池总高度
设计中取 超高h =0.3m ，缓冲层高度 h 2=0.3m
H =h +h 1+h 2+h 3+h 4+h 5=0. 3+3. 0+0. 3+0. 87+0. 7+1. 73=6. 9m
辐流沉淀池示意图见图
4-2
图4-2 二沉池高度示意图
8、排泥装置
二沉池连续刮泥吸泥。本设计采用周边传动的刮泥机将泥刮至污泥斗。在二沉池的绗架上设有i =10‰的污泥流动槽，经渐缩后流出二沉池，采用渐缩是为保证中心管内污泥流速不宜过大，以利于气水分离。
因为池径大于20m, 采用周边传动的刮泥机，其传动装置在绗架的缘外，刮泥机旋转速度一般为1～3rad/h。外围刮泥板的线速度不超
过3m/min，一般采用1.5m/min，则刮泥机为1.5rad/min。
① 吸泥管流量
二沉池排出的污泥流量按80%的回流比计，则其回流量为：
Q 5=R Q =0. 8⨯0. 46296=0. 37m 3/s
本设计中拟用6个吸泥管，每个吸泥管流量为：
Q =
Q 50. 37
==0. 031m 3/s
6⨯26⨯2
规范规定，吸泥管管径一般在150～600mm 之间，拟选用d =250mm ，
4Q 4⨯0. 031
v =2==0. 63m /s ，1000i =8. 71。 2
πd 3. 14⨯0. 25
② 水力损失计算
以最远一根虹吸管为最不利点考虑，这条管路长4m ，ξ进口=0. 4，
ξ出口=1. 0，局部水头损失为
v 20. 632
h 1=ξ=(0. 4+1. 0)⨯=0. 028m
2g 2⨯9. 8
沿程水头损失为
h 2=8. 71‰⨯4=0. 0348m
中心排泥管
Q 50. 37
==0. 123m 3s 33
故中心管选择DN500，v =1. 25m s ，1000i =4. 96
v 21. 252
h 3=ξ=(0. 4+1. 0)⨯=0. 11m
2g 2⨯9. 8
h 4=iL =4. 96‰⨯4. 0=0. 02m
泥槽内损失
h 5=iL =0. 01⨯20=0. 20m
泥由槽底跌落至泥面（中心筒内）槽内泥高h 7=0. 10m 。 h 6=0. 10m ，则吸泥管路上总水头损失为
h =h 1+h 2+h 3+h 4+h 5+h 6+h 7
=0. 028+0. 0348+0. 11+0. 02+0. 20+0. 10+0. 10 =0. 5928m ③ 吸泥管布置
所以，6根吸泥管延迟经均匀布置。 9、二沉池进水部分计算
二沉池进水部分采用中心进水，中心管采用铸铁管，出水端用渐扩管。为了配水均匀，岩套管周围设一系列潜孔，并在套管外设稳流罩。
（1）进水管计算
当回流比R =80%时，单池进水管设计流量为
Q 1=(1+R )⨯Q '=(1+0. 8)⨯0. 325=0. 585m 3
进水管管径取为D 1=900mm 则 流速：v =Q 1=4⨯0. 5852=0. 92s
A
3. 14⨯0. 9
当为非满流时，查《给水排水设计手册》常用资料知：流速为
1.43s 。
（2）进水竖井计算
进水竖孔直径为D 2=2000mm
进水竖井采用多孔配水，配水口尺寸为0. 5m ⨯1. 5m ，共设8个沿井
壁均匀分布；
流速为：v = 孔距为：l =
Q 10. 585==0. 13s
D 2π-0. 5⨯62. 0⨯3. 14-0. 5⨯6
==0. 285m 66
设管壁厚为0.15m ，则
D 外=2. 0+0. 15⨯2=2. 3m
（3）稳流罩计算
稳流筒过流面积 f =
式中 v ——稳流筒筒中流速，一般采用0. 03~0. 02m s 。 设计中取v =0. 03s
f =
0. 585
=19. 5m 2
0. 03
Q 进v
稳流筒直径
D 3=
4f
π
+D 2=
2
4⨯19. 5
+2. 02=5. 37m 3. 14
10、 二沉池出水部分设计 ① 集水槽的设计
本设计考虑集水槽为矩形断面，取底宽b =0.8m ，集水槽距外缘距池边0.5m ，集水槽壁厚采用0.15m ，则集水槽宽度为：
0. 8⨯0. 15⨯2=1. 10m 。
设计中采用Q ' =αQ ，其中α——安全系数，取1.5，得
Q ' =1. 5⨯0. 325=0. 4875m 3s
集水槽内水流速度为：
Q ' 0. 4875v ===0. 87m s >0. 4s 符合要求。 F 0. 8⨯0. 7
采用双侧集水环形集水槽计算，槽内终点水深为
h 2=
q 0. 2==0. 23m vb 0. 87⨯0. 8
槽内起点水深为
h 3=2h k 2
+h 2 h 2
3
式中 h k ——槽内临界水深，m ； α——系数，一般采用1.0。
⎛0. 325⎫1. 0⨯ ⎪
aq 22⎝⎭=0. 161m h k ==gb 2g ⨯0. 82
h 3=22h k 22⨯0. 161+h 2=+0. 232=0. 65m h 20. 23
3
2
校核如下：
因此，设计取槽内水深为0.7m ，取超高0.3m ，则集水槽总高为
0. 7+0. 3=1. 0m 。
集水槽水力计算
l =π(D -0. 5⨯2-0. 15⨯2-0. 8)=3. 14⨯(33-2. 1)=97. 83m
湿周： X =b +2h =0. 8+2⨯0. 7=2. 2m 水力半径： R =水流坡度：
W 0. 7⨯0. 8==0. 255m X 2. 2
2
2
22⎛⎛-⎫-⎫i = vnR 3⎪= 0. 87⨯0. 013⨯0. 2553⎪=0. 079% ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
则沿程水头损失为：
h 1=il =0. 079%⨯97. 83=0. 077m
局部按沿程水头损失的30%计，则集水槽内水头损失为：
h =(1+0. 3)h 1=1. 3⨯0. 077=0. 1m
② 出水堰的计算
二沉池是污水处理系统中的主要构筑物，污水在二沉池中得到净化后，出水的水质指标大多已定，故二沉池的设计相当重要。本设计考虑到薄壁堰不能满足堰上负荷，故采用90︒三角堰出水。如图5-3所示。
图5-3 三角堰示意图
Q n L n =
b
L =L 1+L 2 q =h =0. 7q
Q q 0=
25
L
式中 q ——三角堰单堰流量，L s ； Q ——进水流量，m 3； L ——集水堰总长度，m ； L 1——集水堰外侧堰长，m ； L 2——集水堰内侧堰长，m ； n ——三角堰数量，个； b ——三角堰单宽，m ； h ——堰上水头，m ； q 0——堰上负荷，(s ⋅m )。
设计中取b =0. 16m
L 1=(33-0. 5⨯2)⨯3. 14=100. 48m L 2=(33-0. 5⨯2-0. 8⨯2)⨯3. 14=95. 456m
L =L 1+L 2=100. 48+95. 456=195. 936m n =L b =195. 9360. 16
=122. 46 取1225个
q =Q =0. 325⨯1000n 1225
=0. 265L s
2
2h =0. 7q 5
=0. 7⨯0. 35
=0. 027m
q Q L =0. 325⨯10000=
195. 936
=1. 66s ⋅m )介于1. 5~2. 9L (s ⋅m )之间，符合要
求。
考虑自由跌水水头损失0.15m ，则出水堰总水头损失为：
0. 031+0. 15=0. 181m
出水槽的接管与消毒接触池的进水渠道相连，出水管管径为DN 900mm ，流速为：
v =4Q 4⨯2. 431==0. 96m s 4⋅πD 24⨯3. 14⨯0. 92
当为非满流时，查《给水排水设计手册》常用资料知：流速为
1.43s 。
出水直接流入消毒接触池的进水渠道；集配水井内设有超越闸门，以便超越。
二沉池设计计算
本设计采用机械吸泥的向心式圆形辐流沉淀池，进水采用中心进水周边出水。
1. 沉淀时间1.5～4.0h ，表面水力负荷0. 6~1. 5m 3/(m 2∙h ) ，每人每日污泥量12～32g/人·d ，污泥含水率99.2～99.6%，固体负荷
≤150kg /(m 2∙d )
2. 沉淀池超高不应小于0.3m 3. 沉淀池有效水深宜采用2.0～4.0m
4. 当采用污泥斗排泥时，每个污泥斗均应设单独闸阀和排泥管，污泥斗的斜壁与水平面倾角，方斗宜为60°，圆斗宜为55°
5. 活性污泥法处理后的二次沉淀池污泥区容积宜按不大于2h 的污泥量计算，并应有连续排泥措施
6. 排泥管的直径不应小于200mm
7、当采用静水压力排泥时，二次沉淀池的静水头，生物膜法处理后不应小于1.2m ，活性污泥法处理池后不应小于0.9m 。
8、二次沉淀池的出水堰最大负荷不宜大于1.7L ／(s·m) 。 9、沉淀池应设置浮渣的撇除、输送和处置设施。
10、水池直径(或正方形的一边) 与有效水深之比宜为6～12，水池直径不宜大于50m 。
11、宜采用机械排泥，排泥机械旋转速度宜为1～3r ／h ，刮泥板的外缘线速度不宜大于3m ／min 。当水池直径(或正方形的一边) 较小时也可采用多斗排泥。
12、缓冲层高度，非机械排泥时宜为0.5m ；机械排泥时，应根据刮泥板高度确定，且缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m 。
13、坡向泥斗的底坡不宜小于0.05。 2.2设计计算
设计中选择2组辐流沉淀池，每组设计流量为0.325m 3s 。 1、沉淀池表面积
F =
Q max 0. 65⨯36002
==780m '
2⨯1. 5nq
式中 Q ——污水最大时流量，m 3s ；
q ' ——表面负荷，取1.5m 3m 2⋅h ； n ——沉淀池个数，取2组。 池子直径：
D =
4F
π
=
4⨯780
=31. 52m 取32m 。 3. 14
2、实际水面面积
F =
实际负荷q =
'
πD 2
4
=
π⨯322
4
=804. 25m 2
4Q max 4⨯0. 65⨯360032
==1. 45m /(m ∙h ) ，符合要求。 22
n πD 2π⨯32
3、沉淀池有效水深
h 1=q ' t
式中 t ——沉淀时间，取2h 。
h 1=1. 5⨯2=3. 0m
径深比为：
D 32==10. 67，在6至12之间。 h 13
4、污泥部分所需容积 X =
R
X r 1+R
1⎫1⎫⎛⎛
则 X r = 1+⎪X = 1+⎪⨯4000=9000mg /L
R ⎭⎝⎝0. 8⎭
采用间歇排泥，设计中取两次排泥的时间间隔为T =2h
(1+R ) QXT (1+0. 8) ⨯20000⨯4000⨯2
V 1===923. 08m 3
11(X +X r ) N ⨯(4000+9000) ⨯2⨯24225、污泥斗计算 h 5=(r -r 1) tan α
式中 r ——污泥斗上部半径，m ； r 1——污泥斗下部半径，m ； α——倾角，一般为60︒C 。
设计中取 r =2m ，r 1=1m 。
h 5=(r -r 1) tan α=(2-1) tan 60︒=1. 73m 污泥斗体积计算：
V 5=
πh 5
3
(r 12+r 1r 2+r 22) =
3. 14⨯1. 832
(2+2⨯1+12) =12. 7m 3 3
6、污泥斗以上圆锥体部分污泥容积
设计中采用机械刮吸泥机连续排泥，池底坡度为0.05 h =D -2r ⨯0. 05=32-2⨯2⨯0. 05=0. 7m
4
22污泥斗以上圆锥体部分体积：
V 4=
πh 4
12
(D 2+DD 1+D 12) =
3. 14⨯0. 7
(322+32⨯4+42) =213. 94m 3
12
则还需要的圆柱部分的体积：
V 3=V 1-V 4-V 5=923. 08-213. 94-12. 7=696. 44m 3
V 3696. 44
高度为：h 3=' ==0. 87m
F 804. 257、沉淀池总高度
设计中取 超高h =0.3m ，缓冲层高度 h 2=0.3m
H =h +h 1+h 2+h 3+h 4+h 5=0. 3+3. 0+0. 3+0. 87+0. 7+1. 73=6. 9m
辐流沉淀池示意图见图
4-2
图4-2 二沉池高度示意图
8、排泥装置
二沉池连续刮泥吸泥。本设计采用周边传动的刮泥机将泥刮至污泥斗。在二沉池的绗架上设有i =10‰的污泥流动槽，经渐缩后流出二沉池，采用渐缩是为保证中心管内污泥流速不宜过大，以利于气水分离。
因为池径大于20m, 采用周边传动的刮泥机，其传动装置在绗架的缘外，刮泥机旋转速度一般为1～3rad/h。外围刮泥板的线速度不超
过3m/min，一般采用1.5m/min，则刮泥机为1.5rad/min。
① 吸泥管流量
二沉池排出的污泥流量按80%的回流比计，则其回流量为：
Q 5=R Q =0. 8⨯0. 46296=0. 37m 3/s
本设计中拟用6个吸泥管，每个吸泥管流量为：
Q =
Q 50. 37
==0. 031m 3/s
6⨯26⨯2
规范规定，吸泥管管径一般在150～600mm 之间，拟选用d =250mm ，
4Q 4⨯0. 031
v =2==0. 63m /s ，1000i =8. 71。 2
πd 3. 14⨯0. 25
② 水力损失计算
以最远一根虹吸管为最不利点考虑，这条管路长4m ，ξ进口=0. 4，
ξ出口=1. 0，局部水头损失为
v 20. 632
h 1=ξ=(0. 4+1. 0)⨯=0. 028m
2g 2⨯9. 8
沿程水头损失为
h 2=8. 71‰⨯4=0. 0348m
中心排泥管
Q 50. 37
==0. 123m 3s 33
故中心管选择DN500，v =1. 25m s ，1000i =4. 96
v 21. 252
h 3=ξ=(0. 4+1. 0)⨯=0. 11m
2g 2⨯9. 8
h 4=iL =4. 96‰⨯4. 0=0. 02m
泥槽内损失
h 5=iL =0. 01⨯20=0. 20m
泥由槽底跌落至泥面（中心筒内）槽内泥高h 7=0. 10m 。 h 6=0. 10m ，则吸泥管路上总水头损失为
h =h 1+h 2+h 3+h 4+h 5+h 6+h 7
=0. 028+0. 0348+0. 11+0. 02+0. 20+0. 10+0. 10 =0. 5928m ③ 吸泥管布置
所以，6根吸泥管延迟经均匀布置。 9、二沉池进水部分计算
二沉池进水部分采用中心进水，中心管采用铸铁管，出水端用渐扩管。为了配水均匀，岩套管周围设一系列潜孔，并在套管外设稳流罩。
（1）进水管计算
当回流比R =80%时，单池进水管设计流量为
Q 1=(1+R )⨯Q '=(1+0. 8)⨯0. 325=0. 585m 3
进水管管径取为D 1=900mm 则 流速：v =Q 1=4⨯0. 5852=0. 92s
A
3. 14⨯0. 9
当为非满流时，查《给水排水设计手册》常用资料知：流速为
1.43s 。
（2）进水竖井计算
进水竖孔直径为D 2=2000mm
进水竖井采用多孔配水，配水口尺寸为0. 5m ⨯1. 5m ，共设8个沿井
壁均匀分布；
流速为：v = 孔距为：l =
Q 10. 585==0. 13s
D 2π-0. 5⨯62. 0⨯3. 14-0. 5⨯6
==0. 285m 66
设管壁厚为0.15m ，则
D 外=2. 0+0. 15⨯2=2. 3m
（3）稳流罩计算
稳流筒过流面积 f =
式中 v ——稳流筒筒中流速，一般采用0. 03~0. 02m s 。 设计中取v =0. 03s
f =
0. 585
=19. 5m 2
0. 03
Q 进v
稳流筒直径
D 3=
4f
π
+D 2=
2
4⨯19. 5
+2. 02=5. 37m 3. 14
10、 二沉池出水部分设计 ① 集水槽的设计
本设计考虑集水槽为矩形断面，取底宽b =0.8m ，集水槽距外缘距池边0.5m ，集水槽壁厚采用0.15m ，则集水槽宽度为：
0. 8⨯0. 15⨯2=1. 10m 。
设计中采用Q ' =αQ ，其中α——安全系数，取1.5，得
Q ' =1. 5⨯0. 325=0. 4875m 3s
集水槽内水流速度为：
Q ' 0. 4875v ===0. 87m s >0. 4s 符合要求。 F 0. 8⨯0. 7
采用双侧集水环形集水槽计算，槽内终点水深为
h 2=
q 0. 2==0. 23m vb 0. 87⨯0. 8
槽内起点水深为
h 3=2h k 2
+h 2 h 2
3
式中 h k ——槽内临界水深，m ； α——系数，一般采用1.0。
⎛0. 325⎫1. 0⨯ ⎪
aq 22⎝⎭=0. 161m h k ==gb 2g ⨯0. 82
h 3=22h k 22⨯0. 161+h 2=+0. 232=0. 65m h 20. 23
3
2
校核如下：
因此，设计取槽内水深为0.7m ，取超高0.3m ，则集水槽总高为
0. 7+0. 3=1. 0m 。
集水槽水力计算
l =π(D -0. 5⨯2-0. 15⨯2-0. 8)=3. 14⨯(33-2. 1)=97. 83m
湿周： X =b +2h =0. 8+2⨯0. 7=2. 2m 水力半径： R =水流坡度：
W 0. 7⨯0. 8==0. 255m X 2. 2
2
2
22⎛⎛-⎫-⎫i = vnR 3⎪= 0. 87⨯0. 013⨯0. 2553⎪=0. 079% ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
则沿程水头损失为：
h 1=il =0. 079%⨯97. 83=0. 077m
局部按沿程水头损失的30%计，则集水槽内水头损失为：
h =(1+0. 3)h 1=1. 3⨯0. 077=0. 1m
② 出水堰的计算
二沉池是污水处理系统中的主要构筑物，污水在二沉池中得到净化后，出水的水质指标大多已定，故二沉池的设计相当重要。本设计考虑到薄壁堰不能满足堰上负荷，故采用90︒三角堰出水。如图5-3所示。
图5-3 三角堰示意图
Q n L n =
b
L =L 1+L 2 q =h =0. 7q
Q q 0=
25
L
式中 q ——三角堰单堰流量，L s ； Q ——进水流量，m 3； L ——集水堰总长度，m ； L 1——集水堰外侧堰长，m ； L 2——集水堰内侧堰长，m ； n ——三角堰数量，个； b ——三角堰单宽，m ； h ——堰上水头，m ； q 0——堰上负荷，(s ⋅m )。
设计中取b =0. 16m
L 1=(33-0. 5⨯2)⨯3. 14=100. 48m L 2=(33-0. 5⨯2-0. 8⨯2)⨯3. 14=95. 456m
L =L 1+L 2=100. 48+95. 456=195. 936m n =L b =195. 9360. 16
=122. 46 取1225个
q =Q =0. 325⨯1000n 1225
=0. 265L s
2
2h =0. 7q 5
=0. 7⨯0. 35
=0. 027m
q Q L =0. 325⨯10000=
195. 936
=1. 66s ⋅m )介于1. 5~2. 9L (s ⋅m )之间，符合要
求。
考虑自由跌水水头损失0.15m ，则出水堰总水头损失为：
0. 031+0. 15=0. 181m
出水槽的接管与消毒接触池的进水渠道相连，出水管管径为DN 900mm ，流速为：
v =4Q 4⨯2. 431==0. 96m s 4⋅πD 24⨯3. 14⨯0. 92
当为非满流时，查《给水排水设计手册》常用资料知：流速为
1.43s 。
出水直接流入消毒接触池的进水渠道；集配水井内设有超越闸门，以便超越。