摘要：在分析周邊進水周邊出水幅流式沉淀池工藝特點的周進周出之探基礎上，論述了該池型運用于由于進出水懸浮物濃度差所引起的沉池異重流，容積利用率高，設計池子表面負荷可適當提高。周進周出之探通過對配水系統幾種不同計算方法的沉池比較，介紹了在保證配水均勻穩定性上的設計一些做法。

關鍵詞：周進周出沉淀池 異重流 配水均勻性 穩定性 計算方法 設計

沉淀池是周進周出之探水處理工程中常用的構筑物，為提高水處理能力、沉池穩定出水水質、設計降低運行成本和控制基建投資，周進周出之探各種類型的沉池沉淀池都有了較大的改進和革新。筆者在某污水處理廠工程的設計設計中，針對出水水質要求高、周進周出之探用地面積少的沉池情況，二沉池選用了圓形周邊進水周邊出水幅流式沉淀池。設計該工程總設計規模17×10⁴m³／d，近期實施10×10⁴m³／d。4座周進周出的沉淀池作二沉池，單池處理能力Qd=3.25×10⁴m³／d。下文對周進周出沉淀池的選擇及配水系統的設計談一些具體做法。

1 周進周出與中進周出沉淀池的比較

1.1 沉淀區的流態 二次沉淀池進水為活性污泥混合液，懸浮物固體MLSS的質量濃度在3000－4000mg／L之間，遠高于池內的澄清水。由于二者間的密度差、溫度差而存在二次流和異重流現象。中進周出和周進周出兩種不同池型內的混合液流態各不相同，詳見圖1與圖2：

在中進式沉淀池中，活性污泥混合液從池中心進水管以相對較高的流速進入池內，形成渦流，經布水筒逐漸下降到污泥層上，再沿沉淀區中部向池壁方向流動并壅起環流。分離出的澄清水部分溢流入出水槽，部分在上面從池邊向池中心回流；密度大的混合液則在下面從池邊向池中心流動，形成了反向流動的環流。這種環流不利于沉淀，限制了池子的水力負荷。 　　

而在周邊進水周邊出水的沉淀池中，密度流的方向與中心進水式相反?；旌弦航涍M水槽配水孔管流入導流區后經孔管擋板折流，下降到池底污泥面上并沿泥面向中心流動，匯集后呈一個平面上升，在向池中心匯流和上升過程中分離出澄清水，并反向流到池邊的出水槽，形成大環形密度流，污泥則沉降到池底部。因此，周進周出沉淀池的異重流流態改變了沉淀區的流態，有利于固液分離。

1．2 容積利用率 　　

異重流現象在中進式沉淀池中會形成短流，部分容積沒有得到有效利用，池子的實際負荷比設計負荷大得多。而周進式由于大環形密度流的形成，容積利用率要高得多。 　　

對應進。出水槽位置的不同，中心進水與周邊進水沉淀池的容積利用率各不相同，詳見表1。

表1 幅流式沉淀池容積利用率^[1]

1．3 導流筒的作用 　　

中進式中心導流商內的流速相對較高，常在0.1m/s以上，水流向下流動的動能大，易沖擊底部污泥，活性污泥在其間難以形成絮凝、澄清作用。而周進式由于池周長，過水斷面大，進水流速小得多。流速小，雷諾數和弗勞德數都比中迸式小，雷諾數小，慣性作用小；弗勞德數小，粘滯力作用大，這些都有效地促進了簡內流態向層流發展，產生同向流，促使活性污泥下沉。同時，由于活性污泥層的吸附澄清作用，混合液中的污泥顆粒不斷與懸浮層中的活性污泥碰撞、吸附、結合、絮凝，產生良好的澄清作用，提高了沉淀效果。

2 周進式二沉池配水均勻性分析

沉淀池的處理效果與池表面負荷及水力停留時間有關。對于周進式二沉池，還有一個關鍵因素就是配水系統的均勻穩定性，只有沿圓周各點的進、出水量一致，布水均勻，才能充分發揮該池型的優點。 　　

周進式沉淀池環形布水、均勻出流的水力學模型比較復雜，在計算中，因池直徑D遠大于配水槽槽寬B，圓弧的影響忽略不計，配水槽簡化為校柱形水渠，水流為沿程底孔泄流的直線漸變流。計算示意圖見圖3。

均勻配水，距進水點L段上對應的流量為： 　　　　　

Q=Q₀（1－L／L₀） 　　

孔口出流量： 　　　　　

q=μ.ω（2gZ)^0.5　　

配水水頭Z=H－H_池，為槽內水位與池液位差。 　　

槽內水流能量微分方程為： 　　　　　

dH+（dV²/2g）+idL＝0 　　

影響配水系統均勻性q／Q₀的因素較多，有進水流量Q₀、配水槽槽寬B、槽內水深H、流速廠配水孔徑d、孔距l等。通過對各設計參數的取定，有不同的處理方法，雙向對流配水或單向環槽配水，配水槽等競或變寬，配水孔等間距或變間距，配水槽平坡或變坡等。種種方法有各自的特點和適用范圍，工程中不僅要考慮到工藝的合理性、穩定性，還要便于土建施工、設備安裝等，以臻工藝先進、施工便利。管理維護方便。目前常用的計算方法有3種： 　　

①等孔距法 　　

配水槽槽內水面為一水平線，水高H不變，各配水孔配水水頭Z一致，孔口出流量q相等，配水孔間距ι恒定。

由式（2）可知，槽寬B與槽長L相關，隨L的變化而變化，與進水水量從無關。實際工程中，B、H0的選擇取決于進水流量Q0，H0越大，V越小，配水的效果越理想。 　　

等孔距法配水的優點是：配水孔管大小一致，孔距均等，沿池周均布并與池中心對稱。但工程實用性并不理想，槽寬B沿程變化復雜，施工難度大。 　　

②等寬度法 　　

等寬度法即配水槽槽寬B一致，將dB／dL＝0代人式（1），得：

由式(3)可知，隨槽長L的變化，槽內水深H、水流流速V也相應改變。H的改變說明各孔口配水水頭Z、出流量q各不相同。由于各配水孔管的直徑一致，各孔距ι各不相同。 　　

等寬度法由于同時還存在另一變量：流速V，較適用于恒定流量，即進水水量變化不大的情況。實際工程中，隨進水水量。污泥回流量的改變，會存在一定的誤差。 　　

③等流速法 　　

此方法強調配水槽內水流流速廠恒定，從式(1)可知dH／dL ∝V，當流速V為定值且較小時，V²=O，則：dH＝0，H≈H0。因：

V=（Q₀/B₀H₀）=Q₀/BH₀（1-L/L₀） 　　

得：B=B₀（1-L/L₀），即槽寬B與槽長L呈線性變化，代入式（1），得：

dH/dL=（HV²/(gH-V²)[-B₀/BL₀)+[1/(L₀-L)-n²g(2/B)+(/H)^4/3] 　　

因gH-V²≈gH，得：

dH/dL=-(nV)²[2L₀/[(B₀(L₀-L)+1/H]^4/3(4) 　　

由式（4）可知，H隨L順水流方向逐漸降低，通過確定水深H，各配水孔配水水頭Z，進而可得出各配水孔孔距ι。 　　

等流速法的槽寬B隨槽長L呈線性關系，變化不復雜，施工可控制。同時由于流速V不變，受實際進水水量變化的影響并不大。