平流沉淀池是一種歷史悠久的沉淀池型，因?yàn)樗哂袠?gòu)造簡單、池深淺、造價(jià)低、操作維護(hù)方便、對(duì)原水污水水質(zhì)水量變化適應(yīng)能力強(qiáng)和能耗低、便于排泥等優(yōu)點(diǎn)，在大、中型污水處理廠得到廣泛應(yīng)用。 然而隨著城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，大中型城市的可利用建設(shè)用地不斷減少，土地資源捉襟見肘。 因此，無論在新建水廠或舊廠提標(biāo)改造工程中，建設(shè)用地面積往往受限，傳統(tǒng)圓形輻流式沉淀池和平流沉淀池占地面積過大的缺點(diǎn)日益凸顯。雙層平流沉淀池在繼承普通平流沉淀池優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，有效提高了處理效率，減少了占地面積，使建設(shè)用地較少的緊湊型水廠采用平流沉淀池成為可能。
平流沉淀池是一種歷史悠久的沉淀池型，因?yàn)樗哂袠?gòu)造簡單、池深淺、造價(jià)低、操作維護(hù)方便、對(duì)原水污水水質(zhì)水量變化適應(yīng)能力強(qiáng)和能耗低、便于排泥等優(yōu)點(diǎn)，在大、中型污水處理廠得到廣泛應(yīng)用。
然而隨著城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，大中型城市的可利用建設(shè)用地不斷減少，土地資源捉襟見肘。
因此，無論在新建水廠或舊廠提標(biāo)改造工程中，建設(shè)用地面積往往受限，傳統(tǒng)圓形輻流式沉淀池和平流沉淀池占地面積過大的缺點(diǎn)日益凸顯。雙層平流沉淀池在繼承普通平流沉淀池優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，有效提高了處理效率，減少了占地面積，使建設(shè)用地較少的緊湊型水廠采用平流沉淀池成為可能。
雙層平流沉淀池是將兩個(gè)普通平流沉淀池分為上下疊加成為兩層互相平行的池體，中間格板上預(yù)留設(shè)備檢修孔，正常運(yùn)行時(shí)檢修口處于封閉狀態(tài)。
*單層平流沉淀池較圓形沉淀池節(jié)省用地超過58%，而雙層平流沉淀池較單層平流沉淀池更是節(jié)省用地約40%。
石洞口污水處理廠位于上海市寶山區(qū)，設(shè)計(jì)污水處理規(guī)模為40萬m³／d，設(shè)計(jì)污泥處理規(guī)模為64tds/d，一期工程用地28.20h㎡，規(guī)劃服務(wù)面積150k㎡，服務(wù)人口70萬人。石洞口污水處理廠項(xiàng)目于2016年4月26日開工建設(shè)，并于2017年12月8日完成竣工驗(yàn)收。 其中，污水處理工藝中采用的雙層平流式沉淀池不但運(yùn)行穩(wěn)定，有效保證了出水水質(zhì)，還有效地節(jié)省了工程建設(shè)用地。為了有效節(jié)約土地資源，污水處理廠主體構(gòu)筑物采用沁歐雙層沉淀池工藝，大大提高土地利用效率。
工藝流程
*圖1 污水處理工藝流程
雙層平流沉淀池工作原理
雙層平流沉淀池是將平流沉淀池分為平行的上下兩層（相當(dāng)于將兩座平流沉淀池上下疊加），上下層池體的中間隔板既是上層池體的底板又是下層池體的頂板；每兩格沉淀池之間下部連通，設(shè)有導(dǎo)流墻。上下層池體平行獨(dú)立進(jìn)水、共用出水。
進(jìn)水渠內(nèi)的污水通過設(shè)于渠道底部的每格沉淀池的進(jìn)水孔進(jìn)入堰前分水區(qū)，為保證進(jìn)入上下層池體流量相同，在分水區(qū)通過設(shè)等長分水堰使污水分別進(jìn)入雙層沉淀池上下層池體；通過分水堰后的污水，進(jìn)入配水室，然后經(jīng)配水穿孔花墻流入沉淀區(qū)。在沉淀區(qū)，污水完成固液分離，上清液通過出口堰流入出水槽，匯集后進(jìn)入出水總渠，再進(jìn)入下一級(jí)污水處理單元。下層上清液上升到上層沉淀池，上下層使用獨(dú)立出水堰，共用出水槽。
*上圖為下層沉淀池刮泥方向與出水示意圖
*上圖為上層沉淀池刮泥方向與出水示意圖
上下層池體的池底坡度相同，以保證排泥效果和池底刮泥機(jī)的正常運(yùn)行。鏈?zhǔn)焦文鄼C(jī)通過鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈帶裝有刮板，沿池底緩慢移動(dòng)，速度約 0.6m/s，把上下層污泥緩緩?fù)迫朐O(shè)于進(jìn)水區(qū)的污泥斗。上下層池體鏈?zhǔn)焦文鄼C(jī)使用兩套獨(dú)立驅(qū)動(dòng)刮泥機(jī)，安裝于上層池體頂板上，維護(hù)方便。當(dāng)鏈帶刮板轉(zhuǎn)到水面時(shí)，又可將浮渣推向出口堰前的浮渣撇渣管，防止上清液將浮渣帶入出水槽，影響出水水質(zhì)。泥斗中的污泥通過回流污泥泵回流至生化池，剩余的污泥通過剩余污泥泵排至污泥脫水系統(tǒng)貯泥池。
雙層平流式二沉池工藝設(shè)計(jì)
二沉池有別于其他沉淀池：首先，在作用上有其特點(diǎn)，它除了進(jìn)行泥水分離外，還起著污泥濃縮的作用；在二沉池中同時(shí)進(jìn)行兩種沉淀，即層狀沉淀和壓縮沉淀；由于水量水質(zhì)的變化，還要暫時(shí)貯存污泥。其次，進(jìn)入二沉池的活性污泥混合液在性質(zhì)上也有其特點(diǎn)，活性污泥混合液具有濃度高(2000～4000mg/l)、有絮凝性、質(zhì)輕、沉速較慢等特點(diǎn)，沉淀時(shí)泥水之間有清晰的界面，屬于成層沉淀[210絮凝體結(jié)成整體共同下沉，初期泥水的沉速固定不變。活性污泥的另一特點(diǎn)是質(zhì)輕，易被出水帶走，并容易產(chǎn)生二次流和異重流現(xiàn)象，使實(shí)際的過水?dāng)嗝孢h(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)的過水?dāng)嗝妫虼嗽O(shè)計(jì)平流式二沉池時(shí)，最大允許的水平流速應(yīng)比初次沉淀池的小一半，出口堰常設(shè)在離池末端一定距離范圍內(nèi)；此外出口堰的長度要適當(dāng)增加，使單位堰長的出流量不超過5～8 m³/(m·h)。
基本設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)計(jì)規(guī)模：該項(xiàng)目雙層平流式二沉池設(shè)計(jì)規(guī)模為4.4萬m³／d，峰值系數(shù)k2取1.3。
表面水力負(fù)荷：根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(gb50014-2006), 在活性污泥法后的二沉池表面水力負(fù)荷取值為0.6～1.5 m³/(㎡·h)，同時(shí)參照h本類似地下污水處理廠工程表面水力負(fù)荷的取值，二沉池平均流值和峰值流量時(shí)的表面水力負(fù)荷分別確定為0.9m³ /(㎡·h) 、1.20m? /(㎡·h) 。
沉淀區(qū)設(shè)計(jì)
池長：根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(gb50014-2006), 沉淀區(qū)池長不宜大于 60m，考慮場地條件限制，沉淀池總長度取57.0m ，其中上層沉淀區(qū)長度為57.0m ，實(shí)際有效沉淀長度為 55.4m ；下層沉淀區(qū)長度為57.0 m，實(shí)際有效沉淀長度為51.0m 。
池底縱坡：采用機(jī)械刮泥時(shí)，不小于0.005，一般采用0.01～0. 02 ，本工程池底縱坡取0.01。
池寬：參照日本類似地下污水廠的取值，綜合考慮到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)跨距為6~9m及鏈?zhǔn)焦文鄼C(jī)的寬度因素，單格沉淀池跨距取8.0m，共分3組，每組2格。
考慮到沉淀池結(jié)構(gòu)壁厚及沉淀池后端出水槽的影響，上層單格沉淀區(qū)實(shí)際有效寬度為6.20m ，下層單格沉淀區(qū)實(shí)際有效寬度為 6.20m 。
表面水力負(fù)荷復(fù)核：根據(jù)沉淀池實(shí)際總面積，反推算沉淀池上層池體實(shí)際平均流量及峰值流量時(shí)表面水力負(fù)荷分別為0.67m? /(㎡·h) 、0.87m³/(㎡·h) 。下層池體平均流量及峰值流量時(shí)表面水力負(fù)荷分別為0.67m? /(㎡·h) 、0.87m?/(㎡·h）。
排泥與排渣設(shè)計(jì)
該工程雙層平流沉淀池采用非金屬鏈條刮泥機(jī)，集泥采用梯形斷面泥斗，排渣采用電動(dòng)管式撇渣機(jī)，刮泥和刮渣均由程序自動(dòng)控制運(yùn)行。該工程上層池體設(shè)置四軸刮泥機(jī)，下層池體設(shè)置三軸刮泥機(jī)，上下層池體刮泥機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，其中下層池體刮泥機(jī)僅起刮泥作用。共采用12套刮泥刮渣機(jī)，寬為6.20m，驅(qū)動(dòng)功率為0.55kw，行進(jìn)速度為0.61m/min，連續(xù)運(yùn)行。
運(yùn)行效果分析
該污水處理廠工程于2017年12月建成，自投入運(yùn)行以來，實(shí)現(xiàn)出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)gb18918一級(jí)a標(biāo)準(zhǔn)、污水處理設(shè)施除臭達(dá)標(biāo)、具備調(diào)蓄溢流水調(diào)蓄功能以及優(yōu)化改造現(xiàn)狀污水處理設(shè)施及增設(shè)污泥雜質(zhì)分離設(shè)施，提高污水廠運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性等四大目標(biāo)。見進(jìn)出水水質(zhì)見表2。
*表2 污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)
結(jié)語：
相對(duì)于一般的平流沉淀池，雙層平流沉淀池不僅占地面積省，同時(shí)還具有表面水力負(fù)荷大、沉淀效果好等優(yōu)點(diǎn)。在城市污水處理廠擴(kuò)建或升級(jí)改造工程中，尤其在地下污水處理廠工程中，雙層平流沉淀池具有明顯優(yōu)勢，可與生化池、曝氣沉砂池的池體深度有效結(jié)合起來，減少基坑開挖和土建工程投資。
這次分享的“共用出水槽”的設(shè)計(jì)方案，下次還有“獨(dú)立出水槽”的設(shè)計(jì)方案。