沉淀池的构造及类型特征
按照沉淀池内水流方向的不同，沉淀池可分为平流式、竖流式、辐流式和斜板式4种。
沉淀池按照结构和功能的不同，分为进水区、出水区、沉降区、污泥区以及缓冲区5个部分。
沉淀池的排泥方法有静压力排泥法和机械排泥法。
静压力排泥法是利用池内的静水位，将污泥排出池外。排泥管直径一般为200mm，它的底端插入污泥斗内，上端伸出水面以便清通。不同的沉淀池静水水头大小不同，初沉池的静水水头一般为1.5m，二沉池的静水水头为0.9m。为了使池底污泥能滑入污泥斗，池底应有0.01～0.02的坡度。
机械排泥法利用链带式刮泥机上的刮板，沿池底缓缓移动，把污泥推入泥斗，速度一般为1m/min。当链带刮板转到水面时，将浮渣推向流出挡板处的浮渣槽。这种刮泥机的缺点是机件长期浸于活水中，容易被腐蚀，且难维修。
1.平流式沉淀池
平流式沉淀池呈长方形，水在池内按水流方向流动，从池一端流入，从另一端流出（图3-12）。
图3-12 平流式沉淀池
沉淀池流入区的任务是使水流均匀地流过沉降区，流入装置常用潜孔，在潜孔后（沿水流方向）设有挡板，其作用一方面是消除流入污水能量；另一方面也可使流入污水在池内均匀分布。流入处的挡板一般高出池水水面0.1～0.15m，挡板的浸没深度在水面下应不小于0.25m，并距进水口0.5～1.0m。
流出区设有流出装置（多采用自由堰型式），溢流堰可用来控制沉淀池内的水面高度，且对池内水流的均匀分布有着直接影响，安置要求是沿整个溢流堰的单位长度溢流量相等。
溢流堰最大负荷不宜大于2.9L/（m·s）（初次沉淀池）、1.7L/（m·s）（二次沉淀池）。为了减少负荷，改善出水水质，溢流堰可采用多槽沿程布置。因此锯齿形三角堰水面宜位于齿高的1/2处，如图3-13（a）所示。为适应水流的变化，在堰口处设有能使堰板上下移动的调节装置，使堰口尽可能水平，为防止浮渣随出水流走，距溢流堰0.25～0.5m。锯齿堰及沿程布置流出槽如图3-13（b）所示。堰前也应设挡板或浮渣槽，挡板应高出池内水面0.1～0.15m，并浸没在水面下0.3～0.4m。
沉降区是可沉颗粒与水进行分离的区域。污泥区用于储放与排出污泥，在沉淀池前端设有污泥斗，池底设有坡度为0.01～0.02的底坡。收集在泥斗内的污泥通过排泥管排出池外，采用静压排泥法时静压力应大于或等于11.3kPa（1.15mH2O），排泥管的直径通常不小于200mm。为保证已沉入池底与泥斗中的污泥不再浮起，有一层分隔沉降区与污泥区的水层，称为缓冲区，其厚度为0.3～0.5m。
为了不设置机械刮泥设备，可采用多斗式沉淀池，在每个储泥斗中单独设置排泥管，各自独立排泥，互不干扰，以保证污泥的浓度。
图3-13 溢流堰及多槽流出装置
平流式沉淀池的沉降区有效水深一般为2～3m，污水在池中停留时间为1～2h，表面负荷1～3m3/（m2·h），水平流速一般不大于5mm/s。为了保证污水在池内分布均匀，池长与池宽比以4～5为宜。
平流式沉淀池的主要优点是有效沉降区大，沉淀效果好，造价较低，对污水流量适应性强。缺点是占地面积大，排泥较困难。
2.竖流式沉淀池
竖流式沉淀池在平面图形上一般呈圆形或正方形，原水通常由设在池中央的中心管流入，在沉降区的流动方向是由池的下面向上做竖向流动，从池的顶部周边流出（图3-14）。池底锥体为储泥斗，它与水平的倾角为45°～60°，排泥一般采用静水压力。
图3-14 圆形竖流式沉淀池
1—进水管 2—中心管 3—反射板 4—排泥管 5—挡板 6—流出槽 7—出水管
竖流式沉淀池的直径或边长一般为4～7m，不大于10m。沉降区的水流上升速度一般采用0.5～1.0mm/s，沉降时间1～1.5h。为保证水流自下而上垂直流动，要求池子直径与沉降区深度之比不大于3。中心管内水流速度应不大于0.03m/s，而当设置反射板时，可取0.1m/s。
污泥斗的容积视沉淀池的功能而异。对于初次沉淀池，池斗一般以储存2天污泥量来计算，而对于活性污泥法后的二次沉淀池，其停留时间以取2h为宜。(https://www.daowen.com)
竖流沉淀池的优点是排泥容易，不需设机械刮泥设备，占地面积较小。其缺点是造价较高，单池容量小，池深大，施工较困难。因此，竖流式沉淀池适用于处理水量不大的小型污水处理厂。
3.辐流式沉淀池
辐流式沉淀池也是一种圆形的、直径较大而有效水深相应较浅的池子，池径一般在20～30m，池深在池中心处为2.5～5m，在池周边处为1.5～3m。池径与池高之比一般为4～6。污水一般由池中心管进入，在穿孔挡板（称为整流板）的作用下使污水在池内沿辐射方向流向池的四周，水力特征是水流速度由大到小变化。由于池四周较长，出口处的出流堰口不容易控制在一致的水平，通常用锯齿形三角堰或淹没溢孔出流，尽量使出水均匀。
圆形大型辐流式沉淀池常采用机械刮泥，把污泥刮到池中央的泥斗，再靠静压力或泥浆泵把污泥排走。当池径小于20m时，可考虑采用方形多斗排泥，污泥自行滑入斗内，并用静水压力排泥，每斗设独立的排泥管，工艺构造如图3-15所示。
图3-15 普通辐流式沉淀池工艺图
辐流式沉淀池的优点是建筑容量大，采用机械排泥，运行较好，管理较简单。其缺点是池中水流速度不稳定，机械排泥设备复杂，造价高。这种池子适用于处理水量大的情况。
4.斜板（斜管）式沉淀池
（1）浅池沉淀理论。斜板（斜管）式沉淀池是利用浅池沉淀原理发展而成的一种池型（图3-16），减少沉淀池的深度，可以缩短沉降时间，因而减少沉淀池的体积，也可提高沉降效率。
池长为L，池深为H，池中水流速度为v，颗粒沉速为u0的沉淀池中，在理想状态下，L/H=v/u0。
可见，L与v值不变时，池深H越小，可被沉淀去除的悬浮物颗粒也越小。若用水平隔板，将H分为3等份，每层深H/3，如图3-16（a）所示，在u0与v不变的条件下，则只需L/3就可将沉速为u0的颗粒去除，也即总容积可减少到1/3。如果池长L不变，如图3-16（b）所示，由于池深为H/3，则水平流速可增加到3v，仍然能将沉速为u0的颗粒沉淀除掉，也即处理能力可提高3倍。把沉淀池分成n层就可把处理能力提高n倍，这就是20世纪初哈真（Hazen）提出的浅池沉淀理论。
图3-16 浅池沉淀原理
（2）斜板（斜管）式沉淀池的特征。为了解决沉淀池的排泥问题，浅池沉淀理论在实际应用时，把水平隔板改为倾角为α的斜板（管），α取50°～60°。所以把斜板（管）有效面积的总和乘以cosα，即得水平沉淀面积。
式中：A——水流沉降总面积；
α——斜板（管）与水平面的夹角；
Ai——每块斜板的有效面积。
斜板沉淀池按水流方向，可分为上向流（又称异向流）、平向流（又称侧向流）和下向流（又称同向流）3种。斜管沉淀池只有上向流和下向流两种。
图3-17所示为异向流斜板式沉淀池示意图。异向流斜板（管）长度通常采用1～1.2m，倾斜角60°，从沉淀效率考虑，斜板间距越小越好，但从施工安装和排泥的角度看，板间垂直间距不能太小，以80～120mm为宜，生产上斜板间距多采用100mm，斜管通常采用25～30mm。为防止沉淀污泥的上浮，缓冲层高度一般采用0.5～1.0m。
斜板（管）沉淀池的水流接近层流状态，对沉淀有利，且增大了沉淀面积，缩短了颗粒沉淀距离，因而大大减少了污水在池中的停留时间，在初次沉淀池停留约30min。这种池的处理能力高于一般沉淀池，占地面积也小。但存在造价较高，斜板（管）上部在日光照射下会大量繁殖藻类，增加污泥量，易在板间积泥，不宜用于处理黏性较高的泥渣等缺点。
斜板（管）的材料要求轻质、坚固、无毒而价廉，使用较多的有薄塑板、玻璃钢等。
图3-17 异向流斜板式沉淀池示意图
1—进水槽 2—布水孔 3—斜板 4—出水槽 5—污泥斗
