第七章 沉淀与澄清
7.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀
7.2.1 沉淀分类
1.自由沉淀单个颗粒在无边际水体中沉淀，其下沉的过程颗粒互不干扰，且不受器皿壁的干扰，下沉过程中颗粒的大小、形状、密度保持不变，经过一段时间后，沉速也不变。
2.絮凝沉淀在沉淀的过程，颗粒由于相互接触絮聚而改变大小、
形状、密度，并且随着沉淀深度和时间的增长，沉速也越来越快，絮凝沉淀由凝聚性颗粒产生。
3.拥挤沉淀当水中含有的凝聚性颗粒或非凝聚性颗粒的浓度增加到一定值后，大量颗粒在有限水体中下沉时，被排斥的水便有一定的上升速度，使颗粒所受的摩擦阻力增加，颗粒处于相互干扰状态，此过程称为拥挤沉淀。
7.1.2 悬浮颗粒在静水中的自由沉淀假设沉淀的颗粒是球形，其所受到的重力为：
(7-1)
所受到的水的阻力：
(7-2)
CD与颗粒大小、形状、粗造度、沉速有关。
根据牛顿第二定律可知：
(7-3)
达到重力平衡时，加速度为零，令式（ 7-3）左边为零，加以整理，得沉速公式：
（ 7-4）
gdF p )(61 131
42
22
12
duCF
D
42)(6
1
6
32
11
23 duCgd
dt
dud
Dpp
dC gu p
D 1
1
3
4
CD与 Re有关，见图 6-1。
10
10
10
10
1
0.4
0.1
阻力系数
C
D
C=24/Re
C=10/Re
雷诺数 Re
图 7-1 C
D
与 Re 的关系（球型颗粒）
10
-2-3
10 10
-1
1 10 10
2
10
3 4 5
10 10 10
6
1,斯笃克斯公式当 Re<1时：呈层流状态
(7-5)
斯笃克斯公式：
(7-6)
e
D RC
24?
21
18
1 gdu p
2,牛顿公式当 1000<Re<25000时，呈紊流状态,CD接近于常数 0.4代入
（ 7-5）得牛顿公式：
（ 7-7）
当 1<Re<1000时，属于过渡区,CD近似为
（ 7-8）
代入得阿兰公式：
（ 7-9）
dgu s
1
183.1
Re
10?
DC
dgu s
3
1
1
22
1 )(
2 5 5
4
7.1.3 悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀
1．沉降过程分析如图 7-2，整个沉淀筒中可分为清水、等浓度区、变浓度区、压实区等四个区。
C
t
C
0
H
H
t
H ∞
∞H
浓度 C t
C
t
A
B
C
D
a
b
c
d
t
1 t
∞
t
时间 t
(b) (c) (d) (e)
H
0
H
t
交界面
a'
C
0
2.肯奇沉淀理论由图 7-2可知曲线 a-c段的悬浮物浓度为 C0,c-d段浓度均大于 C0。
设在 c-d曲线任一点 Ct作切线与纵坐标相交于 a′点，得高度 Ht。按照肯奇沉淀理论得：
（ 7-10）
作 Ct点切线，这条切线的斜率表示浓度为 Ct的交界面下沉速度：
（ 7-11）
tH
HCCt 00?
t
HH t
t
3.相似理论当原水颗粒浓度一样时，不同沉降高度的界面沉降过程曲线的相似性（见图 7-3），即
(7-12)
2
1
2
1
OQ
OQ
OP
OP?
图 7-3 不同沉淀高度的沉降过程相似关系沉淀管水深
H
1
沉淀管水深
H
2
0
A,区交界面高度
P
1
P
Q
1
Q
2
沉淀时间 t
7.2 理想沉淀池的特性分析
7.2.1 非凝聚性颗粒的沉淀过程分析理想沉淀池的基本假设：
①颗粒处于自由沉淀状态，颗粒的沉速始终不变。
②水流沿水平方向流动，在过水断面上，各点流速相等，
并在流动过程中流速始终不变。
③颗粒沉到底就被认为去除，不再返回水流中。
理想沉淀池的工作情况见图 7-4。
图 7- 4 理 想沉淀池工作状态沉淀区 出水区进水区污泥区
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
原水进入沉淀池，在进水区被均匀分配在 A-B截面上其水平流速为：
考察顶点，流线 III：正好有一个沉降速度为的颗粒从池顶沉淀到池底，称为截留速度。
u≥的颗粒可以全部去除,u<的颗粒只能部分去除对用直线 Ⅲ 代表的一类颗粒而言，流速和都与沉淀时间有关
（ 7-13）
（ 7-14）
令（ 7-13）和（ 7-14）相等，代入（ 7-12）得：
（ 7-15）
Bh
Qv
0
v
Lt?
0
0
u
ht?
LB
Qu?
0
即：
（ 7-16）
一般称为“表面负荷”或“溢流率”。表面负荷在数值上等于截留速度，但含义不同。
设原水中沉速为 ui（ ui<u0）的颗粒的浓度为 C，沿着进水区高度为 h0的截面进入的颗粒的总量为 QC=h0BvC，沿着 m点以下的高度为 hi的截面进入的颗粒的数量为 hiBvC（见图 7-4），则沉速为 ui的颗粒的去除率为：
（ 7-17）
根据相似关系得：
即 （ 7-18）
同理得,（ 7-19）
将式（ 7-18）和（ 7-19）代入（ 7-17）得特定颗粒去除率：
（ 7-20）
将（ 7-16）代入（ 7-20）得：
(7-21)
A
Qu?
0
AQ
00 h
h
CBh
cCBhE ii
L
u
h?
0
0? 00
Luh?
ii
Luh?
0u
uE i?
AQ
u
u
uE ii
0
7.2.2理想沉淀池理论由上式可知，颗粒在理想沉淀池的沉淀效率只与表面负荷有关，而与其它因素（如水深、池长、
水平流速、沉淀时间）无关。
（ 1） E一定，越大，表面负荷越大，或 q不变但 E
增大。与混凝效果有关，应重视加强混凝工艺。
（ 2）一定，增大 A，可以增加产水量 Q或增大 E。
当容积一定时，增加 A，可以降低水深 ――― 浅池理论”。
7.2.3 理想沉淀池的总去除率所有能够在沉淀池中去除的，沉速小于 uo的颗粒的去除率为：
（ 7-22）
沉速大于和等于 u0的颗粒全部下沉去除率为（ 1-
p0），因此理想沉淀池的总去除率为：
（ 7-23）
式中 p0—沉速小于 u0的颗粒重量占所有颗粒重量的百分率；
i
p i dp
u
up 0
0 0
i
p i dp
u
upp 0
0 00 )1(
7.2.4 非凝聚性颗粒的沉淀实验分析非凝聚性颗粒在静水中的沉淀实验，用一个圆筒进行，如图 7-5所示。在圆筒水面 h处开一个取样口，要求颗粒在在水中均匀分布，浓度为 C0；然后在分别在 t1,,t2,…t n时取样，分别测得浓度为 C1,C2,…C n,对应的沉速分别为 h/t1=u1、
h/t2=u2,…h/t n=un 。设 p1,p2,…p n 分别代表
C1/C0,C2/C0,…C n/C0则 1-pi表示所有速度大于等于 ui的颗粒所占的比例,pi代表沉速小于 ui的颗粒所占的比例，见图 7-5。
具有沉速 u1,u2的两种颗粒之间的颗粒浓度分数为 p1-p2。
图 7 -5 沉淀 实验筒残余颗粒分数沉速图 7 -6 理 想沉淀池的去除百分比计算
7.2.5 凝聚性颗粒的沉淀实验分析
1.实验采取图 7-7的沉淀试验筒，筒长尽量接近实际沉淀池的深度，可采用 2～ 3m，直径不小于
100mm，设 5～ 6个取样口。
先均匀搅拌测定初始浓度，然后试验，每隔一段时间，取出各取样口的水测定悬浮物的浓度，
计算相应的去除百分数。以沉淀筒高度 h为纵坐标，
沉淀时间 t为横坐标把去除百分比相同的各点连成光滑曲线，称为“去除百分数等值线”
含义：对应所指明去除百分数时，取出水样中不复存在的颗粒的最远沉降途径，深度与时间的比值指明去除百分数时的颗粒的最小平均沉速。
图 7- 7 凝聚性颗粒沉淀实验及去除百分数等值线时间水深
2.计算对于某一表面负荷而言，根据凝聚性颗粒去除百分数等值线，可以得出总的去除百分数（见图 7-8）：
（ 7-24）
)(/
)(/)(/)(
/
56
0
04
45
0
03
34
0
02
23
0
01
2
pp
u
hh
pp
u
hhpp
u
thpp
u
th
pP
图 7- 8 凝 聚性颗粒的去除白分数计算沉降时间深度
7.3 平流沉淀池的基本结构
7.3.1 基本结构平流式沉淀池分为进水区、沉淀区、存泥区、
出水区 4部分。
1.进水区进水区的作用是使流量均匀分布在进水截面上，尽量减少扰动。一般做法是使水流从絮凝池直接流入沉淀池，通过穿孔墙将水流均匀分布在沉淀池的整个断面上，见图 7-9。为使矾花不宜破碎，通常采用穿孔花墙 V<0.15-0.2 m/s，洞口总面积也不宜过大。
2.沉淀区沉淀区的高度一般约 3～ 4m，平流式沉淀池中应减少紊动性，提高稳定性。
紊动性指标为雷诺数,(7-25)
稳定性指标为弗劳德数,(7-26)
能同时降低雷诺数和提高弗劳德数的方法只能是降低水力半径 R，措施是加隔板，使平流式沉淀池 L/B>4,
L/H>10，每格宽度应在 3～ 8m不宜大于 15m。
RR
e?
RgFr
2
图 7-9 穿孔 墙
1 2
图 7-10 出水 口布置
1-出 水堰 2-非淹 没式孔口
3出水区通常采用：溢流堰（施工难），淹没孔口（容易找平）见图 7-10。孔口流速宜为 0.6～ 0.7m/s，
孔径 20～ 30mm，孔口在水面下 15cm，水流应自由跌落到出水渠。
为了不使流线过于集中，应尽量增加出水堰的长度，降低流量负荷。堰口溢流率一般小于 500
m3/m d，目前我国增加堰长的办法如图 7-11。
图 7-11 增 加出水堰长度的措施出水支渠出水支渠
4.存泥区及排泥措施泥斗排泥：靠静水压力 1.5 – 2.0m，下设有排泥管，多斗形式，可省去机械刮泥设备（池容不大时）
穿孔管排泥：需存泥区，池底水平略有坡度以便放空。
机械排泥：带刮泥机，池底需要一定坡度，
适用于 3m以上虹吸水头的沉淀池，当沉淀池为半地下式时，用泥泵抽吸。
还有一种单口扫描式吸泥机，无需成排的吸口和吸管装置。沿着横向往复行走吸泥。
7.3.2 影响平流式沉淀池沉淀效果的因素
1.沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响主要为短流的影响，产生的原因有：
(1)进水的惯性作用；
(2)出水堰产生的水流抽吸；
(3)较冷或较重的进水产生的异重流；
(4)风浪引起的短流；
(5)池内存在的导流壁和刮泥设施等
2.凝聚作用的影响。
由于实际沉淀池的沉淀时间和水深所产生的絮凝过程均影响了沉淀效果，实际沉淀池也就偏离了理想沉淀池的假定条件。
7.4平流沉淀池的工艺设计设计平流沉淀池的主要控制指标是表面负荷或停留时间。应根据原水水质、沉淀水质要求、水温等设计资料、运行经验确定。停留时间一般采用 1～ 3h。华东地区水源一般采用 1～ 2h。低温低浊水源停留时间往往超过 2h。
一、各参数间关系
(7-27)
(7-28)
(7-29)
tL
tuH 0?
00 qA
Qu
二、第一种设计计算方法（实验计算方法）
1.根据沉淀实验结果选取 u0,用 uo=Q/A可以计算得到沉淀池的面积 A；
2.选取沉淀时间 t和沉淀池的水平流速 v，用
L=vt可以得到沉淀池的长度 L；
3.用公式 B=A/L得到 B；
4.用公式 H=Qt/A得到 H；
三、第二种计算方法（经验计算方法）
1.根据经验选取平流式沉淀池的沉淀时间 t，
得到其体积 V=Qt
2.选取沉淀池的深度 H，用公式 A=V/H得到沉淀池的面积 A；
3.选取沉淀池的水平流速 v，用 L=vt可以得到沉淀池的长度 L；
4.用公式 B=A/L得到 B；
四、其它参数平流式沉淀池的放空排泥管直径，根据水力学中变水头放空容器公式计算：
（ 7-30）
当渠道底坡度为零时，渠道起端水深可根据下式计算：
（ 7-31）
式中 Q—沉淀池的流量,m3/s；
g—重力加速度 9.81m/s2；
B—渠道宽度,m。
T
B L Hd 5.07.0?
3 273.1 gB
QH?
7.5 斜板（管）沉淀池的特点与工艺设计
7.5.1 原理由沉淀效率 公式可知,在原体积不变时，增加沉淀面积，可使颗粒去除率提高。
斜板（管）沉淀池与水平面成一定的角度（一般 60° 左右）的板（管）状组件置于沉淀池中构成，水流可从上向下或从下向上流动，颗粒沉于斜管底部，而后自动下滑。
斜板（管）沉淀池的沉淀面积明显大于平流式沉淀池，因而可提高单位面积的产水量或提高沉淀效率。
AQ
u
u
uE ii
0
7.5.2 分类有异向流、同向流、横向流三种，目前在实际工程中应用的是异向流斜板（管）沉淀池，其结构见图 7-12。
图 7-12 斜管沉淀池示意清水区斜管区配水区积泥区
500
穿孔排泥管穿孔集水管絮疑池
Ⅱ-Ⅱ剖面
7.5.3 优缺点优点：
1.沉淀面积增大；
2.沉淀效率高，产水量大；
3.水力条件好,Re小,Fr大，有利于沉淀；
缺点：
1.由于停留时间短，其缓冲能力差；
2.对混凝要求高；
3.维护管理较难，使用一段时间后需更换斜板（管）
7.5.4 设计计算
1.沉淀池面积 A
（ 7-32）
选定表面负荷（ 2.5~3.0mm/s），计算得到面积 A。
2．沉淀池总高度
H=h1+h2+h3+h4+h5 （ 7-33）
式中,h1为超高 0.3m,h2为清水层高度 1.2m
h3为自身高度 0.866m,h4为配水区高度 1.5m
h5为污泥斗高度 0.8m
qQA?
7.6 竖流式沉淀池竖流式沉淀池：有圆形、正方形的。为了池内水流分布均匀，池经一般采用 4～ 7m，
不大于 10m，沉淀区拄形，污泥斗倒锥形。
7.6.1 设计参数
1.
2.t=1.5～ 2h
3.沉淀区上升速度 V=0.5～
1mm/s
中心管 3 0 /m m s?V
7.6.2 设计要求
1,D/H有效 ≤3,否则水流将变成辐流式
2.中心管下口应设喇叭口和反射板
·反射板距底泥面 ·喇叭口与反射板的设计应按图要求 ≥0.3m
·喇叭口下端距反射板之间的间隙高度
H3=0.25～ 0.5mm
3.排泥管下端距池底 排泥管上端超出水面 4.浮渣挡板距集水槽 0.25～ 0.50m
浮渣挡板高出水面,0.15～ 0.20m
浮渣挡板淹没水深,0.3～ 0.4m
7.6.3 设计计算
1.中心管面积与直径
（ 7-34）
（ 7-35）
2沉淀区的面积
（ 7-36）
3.沉淀池的总面积 A和池径 D
（ 7-37）
2()m? max
1
0
qf
V
4 ()m
10
fd
2()m2f
2()m? max
2
qf
V
12A = f f
4AD=
4．沉淀区的有效水深（中心管喇叭口出水面高度）
（ 7-37）
式中,V为上升流速 0.5～ 1.0mm/s
t为沉淀时间,1.0～ 1.5h
5,喇叭口距反射板之间的缝隙高度
（ 7-38）
式中,V1为出流速度，
d1为喇叭口直径
2h V t 3 6 0 0 ( m )
3h
max
3
11
qh
Vd
40 /mm s?
≤40mm/s
6．污泥量 W(m3)，其计算同平流式
7．污泥区容积
（ 7-39）
式中：为上部半径，为下部半径要求,V> W
8．总高度 H
（ 7-40）
式中,h1为超高,h2为有效水深,h3为缝隙高度
h4为缓冲层高度,h5为圆锥高度圆锥 (
2 2 35hV = V R R r + r ) ( m )
3
1 2 3 4 5H = h h h h h
7.7 幅流式沉淀池辐流式沉淀池 （圆形、正方形）直径 6～ 60m池内水深 1.5～ 3.0m,机械排泥,池底坡度不小于 0.05,见图 7-13和图 7-
14。为使布水均匀,设穿孔挡板,穿孔率 10％～ 20％,
图 7 -13 普通辐射式沉淀池工艺图排泥总管进水桁架图 7- 14 静水压力排泥示意图排泥总管进水桁架
2
1
3 4
h
7.7.1设计参数
1.沉淀时间 t
2.表面负荷 q（ m3/m2.h）
3,Qmax
4,H有效 ≤4m
7.7.2设计要求
1,D/H有效 =6～ 12m
2.池底坡度
3.机械刮泥、静水压力排泥 （圆形）
无机械刮泥、静水压力排泥 （正方形）
4.进、出水有三种布置方式
(1)中心进水，周边出水：辐流式
(2)周边进水，中心出水：向心式
(3)周边进水，周边出水
5.刮泥机旋转角度,1～ 1.5m/min （周边线速）
6.穿孔挡板开孔面积为挡板处池断面面积的 10～ 20%
7.7.3 设计计算
1.每座沉淀池表面积 A1与池径 D
（ 7-41）
2.有效水深 h2
3.污泥量 W （与平流式相同）
4.污泥区容积
（ 7-42）
2()m?
max1
QA
qn
()m? 14AD=
20h q t
斗锥?V = V V
2 2 3
斗 1( ) ( )3 m
5
1 2 2
hV r r r r
（ 7-43）
5.总高度（ H）和周边处的高度（ Hˊ ）
（ 7-44）
其中,h1为超高,h2为有效水深,h3为缓冲高度层，
h4为底坡落差,h5为污泥斗高度。
23锥 ( )( )m24 11hV R Rr r3
23
锥 ( ) ( )m
24
11
hV R R r r
3
()m1 2 3 4 5H = h h h h h
()m1 2 3H = h h h
7.8 澄清池澄清池将絮凝和沉淀过程综合于一个构筑物完成，主要依靠活性泥渣层达到澄清目的。当脱稳杂质随水流与泥渣层接触时被阻留下来使水获得澄清的现象，称为接触絮凝。
在原水中加入较多絮凝剂，并适当降低负荷，经过一段时间，便能形成泥渣层，
常用于给水处理。
澄清池分为泥渣悬浮型和泥渣循环型两种。
7.8.1 悬浮澄清池
1.悬浮澄清池其结构见图 7~22。悬浮澄清池结构简单，一般用于小水厂，运行适应性差（水温、水量、变化时，泥渣层工作不稳定），目前已很少用。
图 7－ 22 悬浮澄清池流程
1－穿孔 配水管；2－泥 渣悬浮层；3－穿 孔集水槽；4－ 强制出水管；5－ 排泥窗口；6－ 气水分离器澄清室泥渣浓缩室澄清 室进水
6
1
2
3
4
5
清水区泥渣区
2．脉冲澄清池特点是澄清池的上升流速发生周期性的变化，这种变化是由脉冲发生器引起的。靠脉冲方式进水，悬浮层发生周期性的收缩和膨胀，见图 7~23。
脉冲澄清池的特点如下：
(1)有利于颗粒和悬浮层接触；
(2)悬浮层污泥趋于均匀。
(3)还可以防止颗粒在池底沉积
(4)处理效果受水量、水质、水温影响较大；
(5)构造复杂。
最高水位最低水位悬浮层
3
2
1
4
6
5
8 7
图 7-23 采用 真空泵脉冲发生器的澄清池的剖面图
1-进水室；2 -真空泵；3- 进气阀；4-进水管
5-水位电 极；6-集 水槽；7-稳流板 ；8-配水 管
7.8.2 循环型澄清池
1.机械搅拌澄清池机械搅拌澄清池的构造如图 7~24所示
4 3
8
10
9
11
12
5
2
6
7
1
放空、排泥进水出水排泥图 7-24 机械 搅拌澄清池剖面泥示意图
1-进水管；2-三角配水槽；3-透气管；4-投药管；5-搅拌桨；6-提升叶轮；7-集水槽
8-出水管；9-泥渣浓缩室；10-排泥阀；11-放空管；12-排泥罩；13-搅拌轴；
Ⅰ-第一絮凝室；Ⅱ- 第二絮凝室；Ⅲ-导流室；Ⅳ-分离室
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
5Q
5Q
13 Q
清 水 区
4 Q
2.设计要点机械搅拌澄清池的设计要点：
①清水区上升流速为 0.8~1.1mm/s；
②水在澄清池内总的停留时间可采用 1.2~1.5h；
③叶轮提升流量为进水流量的 3~5倍；
④原水进水管、三角配水槽的水流流速分别为 1m/s、
0.4m/s；
⑤第一絮凝室的容积：第二絮凝室的容积（含导流室）：
分离室为 2,1,7，第二絮凝室与导流室的水流流速一般为 40~60mm/S；
⑥直径大于 6m时用 6~8条集水槽，直径小于 6m时用 4~6条集水槽机械搅拌澄清池的优点：
①处理效果好，稳定；
②适用于大、中水厂机械搅拌澄清池的缺点：
①维修维护工作量较大；
②启动时有时需人工加土和加大加药量。
7.8.3心 水力循环澄清池水力循环澄清池的简图如图 7-25所示，水力循环澄清池现已很小使用。
水力循环澄清池的优点：不需机械搅拌，结构简单水力循环澄清池的缺点：反应时间短，运行不稳定，
泥渣回流控制较难，不能适应水温、水质、水量的变化，
只能用于小水厂。
图 7-25 水力循环澄清池示意图
1-进水 管；2 -喷 嘴；3 -喉 管；4 -喇 叭口；5-第 一絮凝室；
6- 第二絮凝室；7 泥渣浓缩室；8-分 离室排 空进水排泥出水集水渠
7.10 沉砂池沉砂池的主要作用有：分离比重较大的无机颗粒；减轻磨损；减轻沉淀池的负荷,
沉砂池的主要类型,平流式沉砂池，曝气沉砂池，多尔沉砂池，钟式沉砂池,
7.10.1 平流式沉砂池平流沉砂池结构如图 7-26，它具有截留无机颗粒效果较好，工作稳定，构造简单，排沉砂方便等优点。
图 7-26 平 流沉砂池工艺图
480 480
闸板 闸槽栏杆
D=20 0 D=20 0
1-1剖面
2
2
11
1.设计参数
（ 1） Q设计污水重力自流进入污水厂，按 Qmax设计污水由泵提升进入，按泵房最大组合流量设计平流沉砂池结构如图 7-26，它具有截留无机颗粒效果较好，工作稳 定，构造简单，排沉砂方便等优点。
（ 2） vmax =0.3m/s,vmin=0.15m/s 使无机颗粒下沉，而有机颗粒不会下沉
（按砂粒比重 2.65，去除 d≥0.2mm砂粒来设计
（ 3） t停留 ≥30"，一般为 30"~60"
（ 4） H有效 =0.25~1.0m,≤1.20m,每格宽度 b≥0.6m
（ 5）沉砂量标准生活污水,0.01~0.02l/人,d
城市污水,3m3/105m3污水砂含水率 60%，容重 1500㎏ /m3，贮砂斗的容积按 2d沉砂量计算，
砂斗倾角 55o~60o
（ 6）超高 ≥0.3m
2.设计计算
（ 1）水流部分的长度 L（ m）,L=v·t,v：最大水平流速
vmax t：水力停留时间
（ 2）水流断面积 A：
（ 3）池总宽度 B：
（ 4） 沉砂斗容积 V（ m3）
（ 5）沉砂池总高度 H
（ 6）验算最小流速验算在 Qmin时，污水流经沉砂池时的
2()mmaxQA= V
2()mmaxQA=
V
()m2AB=h
()m
2
AB=
h
3
5
86400 ()
10 m
m a x 1
Z
Q t XV=
K
1 2 3H = h h h
0,1 5 /ms?minV ( / )ms minmin
min
QV
nw
3排砂装置
（ 1）重力排砂：排砂管、排砂罐
（ 2）机械排砂：单口泵吸式排砂、链板刮砂与抓斗
7.10.2 曝气沉砂池一般沉砂中夹杂有 15%的有机物，使后续处理增加难度，影响环境。
通入空气，使砂粒互相磨擦，并承受剪切力，使砂粒或砂团吸附夹杂的有机物进入水中，使沉砂中有机物含量 <10%，称为清洁砂。 如图 7-27 所示。
图 7- 27 曝 气沉砂池剖面图
1-压缩空气管；2-空气扩散板；3-集砂槽
= 0.1 0.5
3
2
1
h
1
H
1.设计参数
（ 1） V水平 =0.08～ 0.12m/s,最大旋流速度为 0.25～ 0.30m/s
（ 2） Qmax时的 t停留 =1～ 3min
（ 3） h有效 =2～ 3m,L/B=5,
B/H=1～ 1.5
（ 4）穿孔管曝气，孔径 2.5～
6.0mm，曝气量,0.2m3/m3污水
2．计算 首先确定 t停留,V水平,h有效等设计参数
（ 1）池子总有效容积 V（ m3）
V=Qmax× t停留 × 60（ m3）2m ax
水平
QA ( )m
V
有效
AB=
h
Bb=n
()mVL= A
33 6 0 0 ( / )mhmaxq = D Q
（ 2）水流断面积 A（ m2）
（ 3）池总高度 B（ m）
每格宽 其中 n 为分格数
（ 4）池长 L（ m）
（ 5）每小时所需空气量 q(m3/h)
（ 6）贮砂斗计算与平流式沉砂池相同
7.10.3 多尔沉砂池
1984年美国提出，沉砂被旋转刮砂机刮到排砂坑，用往复齿耙把有机物洗掉，洗下来的有机物随污水一起回流到沉砂池，沉砂池有机物含量
<10%，最大设计流速为 0.3m/s。 主要设计参数表见表 7-1。
表 7-1 多尔沉砂池设计参数表沉砂池直径（ m） 3.0 6.0 9.0 12.0
最大流量（ m3/s）
要求去除砂粒直径为 0.21mm
要求去除砂粒直径为 0.15mm
0.17
0.11
0.70
0.45
1.58
1.02
2.80
1.81
沉砂池深度（ m） 1.1 1.2 1.4 1.5
最大设计流量时的水深（ m） 0.5 0.6 0.9 1.1
洗砂机宽度（ m） 0.4 0.4 0.7 0.7
洗砂机斜面宽度（ m） 8.0 9.0 10.0 12.0
7.10.4钟式沉砂池
1984年由英国提出，钟式沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速，加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置。调整转速，可达到最佳沉砂效果，见图 7~28。
图 7-28 钟式沉淀池工艺图压缩空气输送管排沙管带变速箱的电动机传动齿轮流出口流入口转动轴转盘与叶片砂提升管砂斗沉砂部分
45°
7.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀
7.2.1 沉淀分类
1.自由沉淀单个颗粒在无边际水体中沉淀，其下沉的过程颗粒互不干扰，且不受器皿壁的干扰，下沉过程中颗粒的大小、形状、密度保持不变，经过一段时间后，沉速也不变。
2.絮凝沉淀在沉淀的过程，颗粒由于相互接触絮聚而改变大小、
形状、密度，并且随着沉淀深度和时间的增长，沉速也越来越快，絮凝沉淀由凝聚性颗粒产生。
3.拥挤沉淀当水中含有的凝聚性颗粒或非凝聚性颗粒的浓度增加到一定值后，大量颗粒在有限水体中下沉时，被排斥的水便有一定的上升速度，使颗粒所受的摩擦阻力增加，颗粒处于相互干扰状态，此过程称为拥挤沉淀。
7.1.2 悬浮颗粒在静水中的自由沉淀假设沉淀的颗粒是球形，其所受到的重力为：
(7-1)
所受到的水的阻力：
(7-2)
CD与颗粒大小、形状、粗造度、沉速有关。
根据牛顿第二定律可知：
(7-3)
达到重力平衡时，加速度为零，令式（ 7-3）左边为零，加以整理，得沉速公式：
（ 7-4）
gdF p )(61 131
42
22
12
duCF
D
42)(6
1
6
32
11
23 duCgd
dt
dud
Dpp
dC gu p
D 1
1
3
4
CD与 Re有关，见图 6-1。
10
10
10
10
1
0.4
0.1
阻力系数
C
D
C=24/Re
C=10/Re
雷诺数 Re
图 7-1 C
D
与 Re 的关系（球型颗粒）
10
-2-3
10 10
-1
1 10 10
2
10
3 4 5
10 10 10
6
1,斯笃克斯公式当 Re<1时：呈层流状态
(7-5)
斯笃克斯公式：
(7-6)
e
D RC
24?
21
18
1 gdu p
2,牛顿公式当 1000<Re<25000时，呈紊流状态,CD接近于常数 0.4代入
（ 7-5）得牛顿公式：
（ 7-7）
当 1<Re<1000时，属于过渡区,CD近似为
（ 7-8）
代入得阿兰公式：
（ 7-9）
dgu s
1
183.1
Re
10?
DC
dgu s
3
1
1
22
1 )(
2 5 5
4
7.1.3 悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀
1．沉降过程分析如图 7-2，整个沉淀筒中可分为清水、等浓度区、变浓度区、压实区等四个区。
C
t
C
0
H
H
t
H ∞
∞H
浓度 C t
C
t
A
B
C
D
a
b
c
d
t
1 t
∞
t
时间 t
(b) (c) (d) (e)
H
0
H
t
交界面
a'
C
0
2.肯奇沉淀理论由图 7-2可知曲线 a-c段的悬浮物浓度为 C0,c-d段浓度均大于 C0。
设在 c-d曲线任一点 Ct作切线与纵坐标相交于 a′点，得高度 Ht。按照肯奇沉淀理论得：
（ 7-10）
作 Ct点切线，这条切线的斜率表示浓度为 Ct的交界面下沉速度：
（ 7-11）
tH
HCCt 00?
t
HH t
t
3.相似理论当原水颗粒浓度一样时，不同沉降高度的界面沉降过程曲线的相似性（见图 7-3），即
(7-12)
2
1
2
1
OQ
OQ
OP
OP?
图 7-3 不同沉淀高度的沉降过程相似关系沉淀管水深
H
1
沉淀管水深
H
2
0
A,区交界面高度
P
1
P
Q
1
Q
2
沉淀时间 t
7.2 理想沉淀池的特性分析
7.2.1 非凝聚性颗粒的沉淀过程分析理想沉淀池的基本假设：
①颗粒处于自由沉淀状态，颗粒的沉速始终不变。
②水流沿水平方向流动，在过水断面上，各点流速相等，
并在流动过程中流速始终不变。
③颗粒沉到底就被认为去除，不再返回水流中。
理想沉淀池的工作情况见图 7-4。
图 7- 4 理 想沉淀池工作状态沉淀区 出水区进水区污泥区
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
原水进入沉淀池，在进水区被均匀分配在 A-B截面上其水平流速为：
考察顶点，流线 III：正好有一个沉降速度为的颗粒从池顶沉淀到池底，称为截留速度。
u≥的颗粒可以全部去除,u<的颗粒只能部分去除对用直线 Ⅲ 代表的一类颗粒而言，流速和都与沉淀时间有关
（ 7-13）
（ 7-14）
令（ 7-13）和（ 7-14）相等，代入（ 7-12）得：
（ 7-15）
Bh
Qv
0
v
Lt?
0
0
u
ht?
LB
Qu?
0
即：
（ 7-16）
一般称为“表面负荷”或“溢流率”。表面负荷在数值上等于截留速度，但含义不同。
设原水中沉速为 ui（ ui<u0）的颗粒的浓度为 C，沿着进水区高度为 h0的截面进入的颗粒的总量为 QC=h0BvC，沿着 m点以下的高度为 hi的截面进入的颗粒的数量为 hiBvC（见图 7-4），则沉速为 ui的颗粒的去除率为：
（ 7-17）
根据相似关系得：
即 （ 7-18）
同理得,（ 7-19）
将式（ 7-18）和（ 7-19）代入（ 7-17）得特定颗粒去除率：
（ 7-20）
将（ 7-16）代入（ 7-20）得：
(7-21)
A
Qu?
0
AQ
00 h
h
CBh
cCBhE ii
L
u
h?
0
0? 00
Luh?
ii
Luh?
0u
uE i?
AQ
u
u
uE ii
0
7.2.2理想沉淀池理论由上式可知，颗粒在理想沉淀池的沉淀效率只与表面负荷有关，而与其它因素（如水深、池长、
水平流速、沉淀时间）无关。
（ 1） E一定，越大，表面负荷越大，或 q不变但 E
增大。与混凝效果有关，应重视加强混凝工艺。
（ 2）一定，增大 A，可以增加产水量 Q或增大 E。
当容积一定时，增加 A，可以降低水深 ――― 浅池理论”。
7.2.3 理想沉淀池的总去除率所有能够在沉淀池中去除的，沉速小于 uo的颗粒的去除率为：
（ 7-22）
沉速大于和等于 u0的颗粒全部下沉去除率为（ 1-
p0），因此理想沉淀池的总去除率为：
（ 7-23）
式中 p0—沉速小于 u0的颗粒重量占所有颗粒重量的百分率；
i
p i dp
u
up 0
0 0
i
p i dp
u
upp 0
0 00 )1(
7.2.4 非凝聚性颗粒的沉淀实验分析非凝聚性颗粒在静水中的沉淀实验，用一个圆筒进行，如图 7-5所示。在圆筒水面 h处开一个取样口，要求颗粒在在水中均匀分布，浓度为 C0；然后在分别在 t1,,t2,…t n时取样，分别测得浓度为 C1,C2,…C n,对应的沉速分别为 h/t1=u1、
h/t2=u2,…h/t n=un 。设 p1,p2,…p n 分别代表
C1/C0,C2/C0,…C n/C0则 1-pi表示所有速度大于等于 ui的颗粒所占的比例,pi代表沉速小于 ui的颗粒所占的比例，见图 7-5。
具有沉速 u1,u2的两种颗粒之间的颗粒浓度分数为 p1-p2。
图 7 -5 沉淀 实验筒残余颗粒分数沉速图 7 -6 理 想沉淀池的去除百分比计算
7.2.5 凝聚性颗粒的沉淀实验分析
1.实验采取图 7-7的沉淀试验筒，筒长尽量接近实际沉淀池的深度，可采用 2～ 3m，直径不小于
100mm，设 5～ 6个取样口。
先均匀搅拌测定初始浓度，然后试验，每隔一段时间，取出各取样口的水测定悬浮物的浓度，
计算相应的去除百分数。以沉淀筒高度 h为纵坐标，
沉淀时间 t为横坐标把去除百分比相同的各点连成光滑曲线，称为“去除百分数等值线”
含义：对应所指明去除百分数时，取出水样中不复存在的颗粒的最远沉降途径，深度与时间的比值指明去除百分数时的颗粒的最小平均沉速。
图 7- 7 凝聚性颗粒沉淀实验及去除百分数等值线时间水深
2.计算对于某一表面负荷而言，根据凝聚性颗粒去除百分数等值线，可以得出总的去除百分数（见图 7-8）：
（ 7-24）
)(/
)(/)(/)(
/
56
0
04
45
0
03
34
0
02
23
0
01
2
pp
u
hh
pp
u
hhpp
u
thpp
u
th
pP
图 7- 8 凝 聚性颗粒的去除白分数计算沉降时间深度
7.3 平流沉淀池的基本结构
7.3.1 基本结构平流式沉淀池分为进水区、沉淀区、存泥区、
出水区 4部分。
1.进水区进水区的作用是使流量均匀分布在进水截面上，尽量减少扰动。一般做法是使水流从絮凝池直接流入沉淀池，通过穿孔墙将水流均匀分布在沉淀池的整个断面上，见图 7-9。为使矾花不宜破碎，通常采用穿孔花墙 V<0.15-0.2 m/s，洞口总面积也不宜过大。
2.沉淀区沉淀区的高度一般约 3～ 4m，平流式沉淀池中应减少紊动性，提高稳定性。
紊动性指标为雷诺数,(7-25)
稳定性指标为弗劳德数,(7-26)
能同时降低雷诺数和提高弗劳德数的方法只能是降低水力半径 R，措施是加隔板，使平流式沉淀池 L/B>4,
L/H>10，每格宽度应在 3～ 8m不宜大于 15m。
RR
e?
RgFr
2
图 7-9 穿孔 墙
1 2
图 7-10 出水 口布置
1-出 水堰 2-非淹 没式孔口
3出水区通常采用：溢流堰（施工难），淹没孔口（容易找平）见图 7-10。孔口流速宜为 0.6～ 0.7m/s，
孔径 20～ 30mm，孔口在水面下 15cm，水流应自由跌落到出水渠。
为了不使流线过于集中，应尽量增加出水堰的长度，降低流量负荷。堰口溢流率一般小于 500
m3/m d，目前我国增加堰长的办法如图 7-11。
图 7-11 增 加出水堰长度的措施出水支渠出水支渠
4.存泥区及排泥措施泥斗排泥：靠静水压力 1.5 – 2.0m，下设有排泥管，多斗形式，可省去机械刮泥设备（池容不大时）
穿孔管排泥：需存泥区，池底水平略有坡度以便放空。
机械排泥：带刮泥机，池底需要一定坡度，
适用于 3m以上虹吸水头的沉淀池，当沉淀池为半地下式时，用泥泵抽吸。
还有一种单口扫描式吸泥机，无需成排的吸口和吸管装置。沿着横向往复行走吸泥。
7.3.2 影响平流式沉淀池沉淀效果的因素
1.沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响主要为短流的影响，产生的原因有：
(1)进水的惯性作用；
(2)出水堰产生的水流抽吸；
(3)较冷或较重的进水产生的异重流；
(4)风浪引起的短流；
(5)池内存在的导流壁和刮泥设施等
2.凝聚作用的影响。
由于实际沉淀池的沉淀时间和水深所产生的絮凝过程均影响了沉淀效果，实际沉淀池也就偏离了理想沉淀池的假定条件。
7.4平流沉淀池的工艺设计设计平流沉淀池的主要控制指标是表面负荷或停留时间。应根据原水水质、沉淀水质要求、水温等设计资料、运行经验确定。停留时间一般采用 1～ 3h。华东地区水源一般采用 1～ 2h。低温低浊水源停留时间往往超过 2h。
一、各参数间关系
(7-27)
(7-28)
(7-29)
tL
tuH 0?
00 qA
Qu
二、第一种设计计算方法（实验计算方法）
1.根据沉淀实验结果选取 u0,用 uo=Q/A可以计算得到沉淀池的面积 A；
2.选取沉淀时间 t和沉淀池的水平流速 v，用
L=vt可以得到沉淀池的长度 L；
3.用公式 B=A/L得到 B；
4.用公式 H=Qt/A得到 H；
三、第二种计算方法（经验计算方法）
1.根据经验选取平流式沉淀池的沉淀时间 t，
得到其体积 V=Qt
2.选取沉淀池的深度 H，用公式 A=V/H得到沉淀池的面积 A；
3.选取沉淀池的水平流速 v，用 L=vt可以得到沉淀池的长度 L；
4.用公式 B=A/L得到 B；
四、其它参数平流式沉淀池的放空排泥管直径，根据水力学中变水头放空容器公式计算：
（ 7-30）
当渠道底坡度为零时，渠道起端水深可根据下式计算：
（ 7-31）
式中 Q—沉淀池的流量,m3/s；
g—重力加速度 9.81m/s2；
B—渠道宽度,m。
T
B L Hd 5.07.0?
3 273.1 gB
QH?
7.5 斜板（管）沉淀池的特点与工艺设计
7.5.1 原理由沉淀效率 公式可知,在原体积不变时，增加沉淀面积，可使颗粒去除率提高。
斜板（管）沉淀池与水平面成一定的角度（一般 60° 左右）的板（管）状组件置于沉淀池中构成，水流可从上向下或从下向上流动，颗粒沉于斜管底部，而后自动下滑。
斜板（管）沉淀池的沉淀面积明显大于平流式沉淀池，因而可提高单位面积的产水量或提高沉淀效率。
AQ
u
u
uE ii
0
7.5.2 分类有异向流、同向流、横向流三种，目前在实际工程中应用的是异向流斜板（管）沉淀池，其结构见图 7-12。
图 7-12 斜管沉淀池示意清水区斜管区配水区积泥区
500
穿孔排泥管穿孔集水管絮疑池
Ⅱ-Ⅱ剖面
7.5.3 优缺点优点：
1.沉淀面积增大；
2.沉淀效率高，产水量大；
3.水力条件好,Re小,Fr大，有利于沉淀；
缺点：
1.由于停留时间短，其缓冲能力差；
2.对混凝要求高；
3.维护管理较难，使用一段时间后需更换斜板（管）
7.5.4 设计计算
1.沉淀池面积 A
（ 7-32）
选定表面负荷（ 2.5~3.0mm/s），计算得到面积 A。
2．沉淀池总高度
H=h1+h2+h3+h4+h5 （ 7-33）
式中,h1为超高 0.3m,h2为清水层高度 1.2m
h3为自身高度 0.866m,h4为配水区高度 1.5m
h5为污泥斗高度 0.8m
qQA?
7.6 竖流式沉淀池竖流式沉淀池：有圆形、正方形的。为了池内水流分布均匀，池经一般采用 4～ 7m，
不大于 10m，沉淀区拄形，污泥斗倒锥形。
7.6.1 设计参数
1.
2.t=1.5～ 2h
3.沉淀区上升速度 V=0.5～
1mm/s
中心管 3 0 /m m s?V
7.6.2 设计要求
1,D/H有效 ≤3,否则水流将变成辐流式
2.中心管下口应设喇叭口和反射板
·反射板距底泥面 ·喇叭口与反射板的设计应按图要求 ≥0.3m
·喇叭口下端距反射板之间的间隙高度
H3=0.25～ 0.5mm
3.排泥管下端距池底 排泥管上端超出水面 4.浮渣挡板距集水槽 0.25～ 0.50m
浮渣挡板高出水面,0.15～ 0.20m
浮渣挡板淹没水深,0.3～ 0.4m
7.6.3 设计计算
1.中心管面积与直径
（ 7-34）
（ 7-35）
2沉淀区的面积
（ 7-36）
3.沉淀池的总面积 A和池径 D
（ 7-37）
2()m? max
1
0
qf
V
4 ()m
10
fd
2()m2f
2()m? max
2
qf
V
12A = f f
4AD=
4．沉淀区的有效水深（中心管喇叭口出水面高度）
（ 7-37）
式中,V为上升流速 0.5～ 1.0mm/s
t为沉淀时间,1.0～ 1.5h
5,喇叭口距反射板之间的缝隙高度
（ 7-38）
式中,V1为出流速度，
d1为喇叭口直径
2h V t 3 6 0 0 ( m )
3h
max
3
11
qh
Vd
40 /mm s?
≤40mm/s
6．污泥量 W(m3)，其计算同平流式
7．污泥区容积
（ 7-39）
式中：为上部半径，为下部半径要求,V> W
8．总高度 H
（ 7-40）
式中,h1为超高,h2为有效水深,h3为缝隙高度
h4为缓冲层高度,h5为圆锥高度圆锥 (
2 2 35hV = V R R r + r ) ( m )
3
1 2 3 4 5H = h h h h h
7.7 幅流式沉淀池辐流式沉淀池 （圆形、正方形）直径 6～ 60m池内水深 1.5～ 3.0m,机械排泥,池底坡度不小于 0.05,见图 7-13和图 7-
14。为使布水均匀,设穿孔挡板,穿孔率 10％～ 20％,
图 7 -13 普通辐射式沉淀池工艺图排泥总管进水桁架图 7- 14 静水压力排泥示意图排泥总管进水桁架
2
1
3 4
h
7.7.1设计参数
1.沉淀时间 t
2.表面负荷 q（ m3/m2.h）
3,Qmax
4,H有效 ≤4m
7.7.2设计要求
1,D/H有效 =6～ 12m
2.池底坡度
3.机械刮泥、静水压力排泥 （圆形）
无机械刮泥、静水压力排泥 （正方形）
4.进、出水有三种布置方式
(1)中心进水，周边出水：辐流式
(2)周边进水，中心出水：向心式
(3)周边进水，周边出水
5.刮泥机旋转角度,1～ 1.5m/min （周边线速）
6.穿孔挡板开孔面积为挡板处池断面面积的 10～ 20%
7.7.3 设计计算
1.每座沉淀池表面积 A1与池径 D
（ 7-41）
2.有效水深 h2
3.污泥量 W （与平流式相同）
4.污泥区容积
（ 7-42）
2()m?
max1
QA
qn
()m? 14AD=
20h q t
斗锥?V = V V
2 2 3
斗 1( ) ( )3 m
5
1 2 2
hV r r r r
（ 7-43）
5.总高度（ H）和周边处的高度（ Hˊ ）
（ 7-44）
其中,h1为超高,h2为有效水深,h3为缓冲高度层，
h4为底坡落差,h5为污泥斗高度。
23锥 ( )( )m24 11hV R Rr r3
23
锥 ( ) ( )m
24
11
hV R R r r
3
()m1 2 3 4 5H = h h h h h
()m1 2 3H = h h h
7.8 澄清池澄清池将絮凝和沉淀过程综合于一个构筑物完成，主要依靠活性泥渣层达到澄清目的。当脱稳杂质随水流与泥渣层接触时被阻留下来使水获得澄清的现象，称为接触絮凝。
在原水中加入较多絮凝剂，并适当降低负荷，经过一段时间，便能形成泥渣层，
常用于给水处理。
澄清池分为泥渣悬浮型和泥渣循环型两种。
7.8.1 悬浮澄清池
1.悬浮澄清池其结构见图 7~22。悬浮澄清池结构简单，一般用于小水厂，运行适应性差（水温、水量、变化时，泥渣层工作不稳定），目前已很少用。
图 7－ 22 悬浮澄清池流程
1－穿孔 配水管；2－泥 渣悬浮层；3－穿 孔集水槽；4－ 强制出水管；5－ 排泥窗口；6－ 气水分离器澄清室泥渣浓缩室澄清 室进水
6
1
2
3
4
5
清水区泥渣区
2．脉冲澄清池特点是澄清池的上升流速发生周期性的变化，这种变化是由脉冲发生器引起的。靠脉冲方式进水，悬浮层发生周期性的收缩和膨胀，见图 7~23。
脉冲澄清池的特点如下：
(1)有利于颗粒和悬浮层接触；
(2)悬浮层污泥趋于均匀。
(3)还可以防止颗粒在池底沉积
(4)处理效果受水量、水质、水温影响较大；
(5)构造复杂。
最高水位最低水位悬浮层
3
2
1
4
6
5
8 7
图 7-23 采用 真空泵脉冲发生器的澄清池的剖面图
1-进水室；2 -真空泵；3- 进气阀；4-进水管
5-水位电 极；6-集 水槽；7-稳流板 ；8-配水 管
7.8.2 循环型澄清池
1.机械搅拌澄清池机械搅拌澄清池的构造如图 7~24所示
4 3
8
10
9
11
12
5
2
6
7
1
放空、排泥进水出水排泥图 7-24 机械 搅拌澄清池剖面泥示意图
1-进水管；2-三角配水槽；3-透气管；4-投药管；5-搅拌桨；6-提升叶轮；7-集水槽
8-出水管；9-泥渣浓缩室；10-排泥阀；11-放空管；12-排泥罩；13-搅拌轴；
Ⅰ-第一絮凝室；Ⅱ- 第二絮凝室；Ⅲ-导流室；Ⅳ-分离室
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
5Q
5Q
13 Q
清 水 区
4 Q
2.设计要点机械搅拌澄清池的设计要点：
①清水区上升流速为 0.8~1.1mm/s；
②水在澄清池内总的停留时间可采用 1.2~1.5h；
③叶轮提升流量为进水流量的 3~5倍；
④原水进水管、三角配水槽的水流流速分别为 1m/s、
0.4m/s；
⑤第一絮凝室的容积：第二絮凝室的容积（含导流室）：
分离室为 2,1,7，第二絮凝室与导流室的水流流速一般为 40~60mm/S；
⑥直径大于 6m时用 6~8条集水槽，直径小于 6m时用 4~6条集水槽机械搅拌澄清池的优点：
①处理效果好，稳定；
②适用于大、中水厂机械搅拌澄清池的缺点：
①维修维护工作量较大；
②启动时有时需人工加土和加大加药量。
7.8.3心 水力循环澄清池水力循环澄清池的简图如图 7-25所示，水力循环澄清池现已很小使用。
水力循环澄清池的优点：不需机械搅拌，结构简单水力循环澄清池的缺点：反应时间短，运行不稳定，
泥渣回流控制较难，不能适应水温、水质、水量的变化，
只能用于小水厂。
图 7-25 水力循环澄清池示意图
1-进水 管；2 -喷 嘴；3 -喉 管；4 -喇 叭口；5-第 一絮凝室；
6- 第二絮凝室；7 泥渣浓缩室；8-分 离室排 空进水排泥出水集水渠
7.10 沉砂池沉砂池的主要作用有：分离比重较大的无机颗粒；减轻磨损；减轻沉淀池的负荷,
沉砂池的主要类型,平流式沉砂池，曝气沉砂池，多尔沉砂池，钟式沉砂池,
7.10.1 平流式沉砂池平流沉砂池结构如图 7-26，它具有截留无机颗粒效果较好，工作稳定，构造简单，排沉砂方便等优点。
图 7-26 平 流沉砂池工艺图
480 480
闸板 闸槽栏杆
D=20 0 D=20 0
1-1剖面
2
2
11
1.设计参数
（ 1） Q设计污水重力自流进入污水厂，按 Qmax设计污水由泵提升进入，按泵房最大组合流量设计平流沉砂池结构如图 7-26，它具有截留无机颗粒效果较好，工作稳 定，构造简单，排沉砂方便等优点。
（ 2） vmax =0.3m/s,vmin=0.15m/s 使无机颗粒下沉，而有机颗粒不会下沉
（按砂粒比重 2.65，去除 d≥0.2mm砂粒来设计
（ 3） t停留 ≥30"，一般为 30"~60"
（ 4） H有效 =0.25~1.0m,≤1.20m,每格宽度 b≥0.6m
（ 5）沉砂量标准生活污水,0.01~0.02l/人,d
城市污水,3m3/105m3污水砂含水率 60%，容重 1500㎏ /m3，贮砂斗的容积按 2d沉砂量计算，
砂斗倾角 55o~60o
（ 6）超高 ≥0.3m
2.设计计算
（ 1）水流部分的长度 L（ m）,L=v·t,v：最大水平流速
vmax t：水力停留时间
（ 2）水流断面积 A：
（ 3）池总宽度 B：
（ 4） 沉砂斗容积 V（ m3）
（ 5）沉砂池总高度 H
（ 6）验算最小流速验算在 Qmin时，污水流经沉砂池时的
2()mmaxQA= V
2()mmaxQA=
V
()m2AB=h
()m
2
AB=
h
3
5
86400 ()
10 m
m a x 1
Z
Q t XV=
K
1 2 3H = h h h
0,1 5 /ms?minV ( / )ms minmin
min
QV
nw
3排砂装置
（ 1）重力排砂：排砂管、排砂罐
（ 2）机械排砂：单口泵吸式排砂、链板刮砂与抓斗
7.10.2 曝气沉砂池一般沉砂中夹杂有 15%的有机物，使后续处理增加难度，影响环境。
通入空气，使砂粒互相磨擦，并承受剪切力，使砂粒或砂团吸附夹杂的有机物进入水中，使沉砂中有机物含量 <10%，称为清洁砂。 如图 7-27 所示。
图 7- 27 曝 气沉砂池剖面图
1-压缩空气管；2-空气扩散板；3-集砂槽
= 0.1 0.5
3
2
1
h
1
H
1.设计参数
（ 1） V水平 =0.08～ 0.12m/s,最大旋流速度为 0.25～ 0.30m/s
（ 2） Qmax时的 t停留 =1～ 3min
（ 3） h有效 =2～ 3m,L/B=5,
B/H=1～ 1.5
（ 4）穿孔管曝气，孔径 2.5～
6.0mm，曝气量,0.2m3/m3污水
2．计算 首先确定 t停留,V水平,h有效等设计参数
（ 1）池子总有效容积 V（ m3）
V=Qmax× t停留 × 60（ m3）2m ax
水平
QA ( )m
V
有效
AB=
h
Bb=n
()mVL= A
33 6 0 0 ( / )mhmaxq = D Q
（ 2）水流断面积 A（ m2）
（ 3）池总高度 B（ m）
每格宽 其中 n 为分格数
（ 4）池长 L（ m）
（ 5）每小时所需空气量 q(m3/h)
（ 6）贮砂斗计算与平流式沉砂池相同
7.10.3 多尔沉砂池
1984年美国提出，沉砂被旋转刮砂机刮到排砂坑，用往复齿耙把有机物洗掉，洗下来的有机物随污水一起回流到沉砂池，沉砂池有机物含量
<10%，最大设计流速为 0.3m/s。 主要设计参数表见表 7-1。
表 7-1 多尔沉砂池设计参数表沉砂池直径（ m） 3.0 6.0 9.0 12.0
最大流量（ m3/s）
要求去除砂粒直径为 0.21mm
要求去除砂粒直径为 0.15mm
0.17
0.11
0.70
0.45
1.58
1.02
2.80
1.81
沉砂池深度（ m） 1.1 1.2 1.4 1.5
最大设计流量时的水深（ m） 0.5 0.6 0.9 1.1
洗砂机宽度（ m） 0.4 0.4 0.7 0.7
洗砂机斜面宽度（ m） 8.0 9.0 10.0 12.0
7.10.4钟式沉砂池
1984年由英国提出，钟式沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速，加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置。调整转速，可达到最佳沉砂效果，见图 7~28。
图 7-28 钟式沉淀池工艺图压缩空气输送管排沙管带变速箱的电动机传动齿轮流出口流入口转动轴转盘与叶片砂提升管砂斗沉砂部分
45°
