1.沉淀池的原理

沉淀池是利用水流中悬浮杂质颗粒向下沉淀速度大于水流向上流动速度、或向下沉淀时间小于水流流出沉淀池的时间，从而能与水流分离的原理实现水的净化。

理想沉淀池的处理效率只与表面负荷有关，即与沉淀池的表面积有关，而与沉淀池的深度无关，池深只与污泥贮存的时间和数量及防止污泥受到冲刷等因素有关。而在实际连续运行的沉淀池中，由于水流从出水堰顶溢流会带来水流的上升流速，因此沉淀速度小于上升流速的颗粒会随水流走，沉淀速度等于上升流速的颗粒会悬浮在池中，只有沉淀速度大于上升流速的颗粒才会在池中沉淀下去。而沉淀颗粒在沉淀池中沉淀到池底的时间与水流在沉淀池的水力停留时间有关，即与池体的深度有关。

理论上讲，池体越浅，颗粒越容易到达池底，这正是斜管或斜板沉淀池等浅层沉淀池的理论依据所在。为了使沉淀池中略大于上升流速的颗粒沉淀下去和防止已沉淀下去的污泥受到进水水流的扰动而重新浮起，在沉淀区和污泥贮存区之间留有缓冲区，使这些沉淀池中略大于上升流速的颗粒或重新浮起的颗粒之间相互接触后，再次沉淀下去。

为分析颗粒在实际沉淀池中的运动规律及沉淀效果，一般采用海伦模型（Haren）进行研究。海伦模型假定：

1）进水在整个沉淀区的进水断面上均匀分布，且以均匀的水平流速v流过沉淀区；

2）悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，速度为u；

3）悬浮颗粒在沉淀区的断面上水平流速等于水的过流速度v；

4）颗粒一旦离开流动层进入池底，就认为已被去除；

符合上述假设条件的沉淀池称为理想沉淀池。理想沉淀池按功能分为进水区、沉淀区、出水区和污泥区4个部分。平流理想沉淀池如图3-38所示，其有效长、宽、深分别为L、B、H，进水流量为Q。某一颗粒自A点进入沉淀区后，一方面随水流作水平方向流动，另一方面在重力作用下垂直下沉，其运动轨迹为水平分速v和沉速u的矢量和。

图3-38 平流理想沉淀池示意图

基于海伦模型，颗粒的水平流速等于水流速度，即

而垂直沉速即为颗粒的自由沉速度，若颗粒水平方向走L距离时，在垂直方向沉降了H高度，则颗粒恰好落于D点，可能进入溢流，也可能沉入池底，则临界条件为(www.daowen.com)

式（3-2）中，u₀为从A点入流到D点被去除的那种颗粒的沉降速度。我们将这个流速为u₀的颗粒称做临界颗粒（截留颗粒），将该颗粒的粒度称为临界粒度（截留粒度）。将式（3-1）代入式（3-2）并进行整理，可得

Q/A为单位沉淀面积所接纳的流量，一般称为表面负荷，用q表示，单位为m³/（m²·h）或m³/（m²·s）。式（3-3）表明：表面负荷q在数值上等于临界颗粒的沉降速度u₀而且理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积A有关，与池深H无关。

对于沉速u≥u₀的颗粒，无论处于进口端的任何位置，都可在D点之前沉淀到池底而被去除，如图3-38所示。对于u≤u₀的颗粒，则视其在流入区所处的位置而定，若位于靠近水面的某一位置时，颗粒不能沉到池底，而会随水流出，如图3-38中轨迹Ⅲ所示；若位于靠近池底的某一位置时，则可以沉到池底而被去除，见轨迹Ⅲ虚线所示。上述讨论说明对于沉速小于u₀的颗粒，仅有一部分可沉到池底而被去除。

若沉速u＜u₀的颗粒的重量占全部颗粒的重量比为dP，则其中h·dP/H为可被去除的量。对于同一沉淀时间t，有

h=u₁tH=u₀t （3-4）

故h/H=u/u₀h/H·dP=u/u₀·dP

则对于u<u₀的全部悬浮颗粒，可被去除的总量

沉淀池去除的颗粒包括u≥u₀及u＜u₀两部分，故理想沉淀池的悬浮物总去除率为

2.沉淀池的作用

沉淀池是分离处理悬浮颗粒的一种主要处理构筑物。用作生物处理工艺中预处理的称为初次沉淀池。在初次沉淀池中，对于一般的城市污水而言，BOD₅去除率约30%。设置在生物处理设备后的则称为二次沉淀池，是河水生物处理工艺中的一个组成部分。沉淀池除了作为生物处理工艺中的主要处理构筑物外，亦可根据废水的性质及处理要求，作为最终处理构筑物使用。