平流式预沉池是污水处理系统中用于去除大颗粒悬浮物的重要初级处理单元,其通过长条形矩形池体的水流运动，使颗粒在重力作用下沉淀至池底，从而降低后续处理单元的负荷，该工艺构造简单、运行稳定，广泛应用于城市污水处理厂、工业废水处理站等场所，本文将从设计、基本参数、核心公式、计算步骤及注意事项等方面，系统阐述平流式预沉池的设计计算方法，为工程设计提供参考。
平流式预沉池
平流式预沉池属于重力式沉淀池的一种,核心结构为长条形矩形池体，水流沿池长方向平行流动，颗粒在垂直方向上因重力沉降，池体通常由钢筋混凝土建造，底部设有坡度（0.01~0.02），便于污泥排至污泥斗，进水通过进水口分布均匀进入池体，出水通过溢流堰或出水槽收集，底部污泥通过刮泥机或重力排泥系统排出。
特点 ：处理能力大，适用于大流量处理；构造简单，维护方便；沉淀效果稳定，受水温影响较小；但占地面积较大，需合理规划场地。
设计基本参数与符号定义
在进行平流式预沉池设计时,需明确以下基本参数及符号（见表1）：
| 参数符号 | 单位 | 定义 |
|---|---|---|
| m³/d 或 m³/s | 设计流量（平均日流量或平均秒流量） | |
| 设计水深（有效水深） | ||
| h 或 s | 设计停留时间（水力停留时间） | |
| 有效容积 | ||
| 有效面积 | ||
| 池长 | ||
| 池宽 | ||
| 水流速度 | ||
| 颗粒临界沉速 | ||
| 沉淀去除率 | ||
| 重力加速度（9.81） | ||
| 颗粒密度 | ||
| 流体密度（水的密度≈1000） | ||
| 颗粒直径 | ||
| 流体粘度（水的粘度≈1.0×10⁻³ Pa·s） |
关键设计计算公式详解
有效容积计算
有效容积（V）由设计流量（Q）和设计停留时间（t）决定，公式为：[ V = Q times t ]（注：若Q单位为m³/d，需转换为m³/s，即 ( Q = fRAC{Q_{text{d}}}{86400} )；t单位为小时时，计算结果为m³；若t单位为秒，则V单位为m³。）
有效面积计算
有效面积（A）是有效容积与有效水深（h）的比值，公式为：[ A = frac{V}{h} ]（h通常取1.5~3.0 m，需根据场地和流量调整。）
池子尺寸计算（长与宽）
平流式预沉池的尺寸由面积（A）和宽度（B）决定，长度（L）可通过比值（L/B）控制，常见比值范围为4~8（根据水力条件和场地限制），公式为：[ L = frac{A}{B} ][ B = frac{A}{L} ]（B一般取5~20 m，需结合池体结构和施工方便性选择。）
水流速度计算
水流速度（v）是影响沉淀效果的关键参数，需满足“流速小于颗粒临界沉速的0.5~0.7倍”的要求，公式为：[ v = frac{Q}{B times h} ]（v需满足 ( v leq (0.5 sim 0.7) u_0 )，其中u₀为颗粒临界沉速。）
颗粒临界沉速计算（斯托克斯公式）
当颗粒直径较小（Re<1）时，颗粒沉速可通过斯托克斯公式计算，公式为：[ u_0 = frac{g cdot (rho_s – rho_f) cdot d^2}{18 cdot mu} ]（注：g=9.81 m/s²，ρ_s为颗粒密度（如砂粒ρ_s≈2650 kg/m³），ρ_f为流体密度（水ρ_f≈1000 kg/m³），d为颗粒直径，μ为流体粘度（水温20℃时μ≈1.0×10⁻³ Pa·s）。）
沉淀去除率计算
沉淀去除率（η）表示沉淀池对颗粒的去除效果，公式为：[ eta = left[ 1 – left(1 – e^{-frac{A cdot u_0}{v}}right) cdot left(1 – e^{-frac{L}{v}}right) right] times 100% ]（简化条件下，若忽略池长对去除率的影响，可近似为 ( eta APProx frac{u_0 cdot t}{u_0 cdot t + v cdot t} )，但实际设计中需考虑水流均匀性。）
设计计算步骤与示例
以某污水处理厂平流式预沉池设计为例,已知设计流量Q=5000 m³/d，设计水深h=2.5 m，设计停留时间t=1.5 h，计算各参数：
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