沉淀之设计“经验法则”（二） 在废水处理技术的演进历程中，传统工艺的完善无疑是一种出于迫切需求的创新之举，堪称工艺发展中的一门艺术。在对废水处理过程中的单元操作和流程控制关键因素的理解尚未完全成熟之时，该领域的先驱者们便已经踏上了探索之路。他们凭借着不懈的努力和坚持，依托于反复试验和不断摸索的传统方法，随着经验的逐步积累，逐步引入了更为精细的调整和优化策略，最终发展形成了一套成熟的废物处理技术体系。
沉淀之设计“经验法则”（二）
在废水处理技术的演进历程中，传统工艺的完善无疑是一种出于迫切需求的创新之举，堪称工艺发展中的一门艺术。在对废水处理过程中的单元操作和流程控制关键因素的理解尚未完全成熟之时，该领域的先驱者们便已经踏上了探索之路。他们凭借着不懈的努力和坚持，依托于反复试验和不断摸索的传统方法，随着经验的逐步积累，逐步引入了更为精细的调整和优化策略，最终发展形成了一套成熟的废物处理技术体系。 为充分吸收历史成功案例的精髓，确保废水处理设计和操作程序的科学性和有效性，前辈们致力于筛选出能够准确反映处理流程性能的关键性参数。他们凭借敏锐的直觉和丰富的经验，精心挑选出那些预期会对处理流程产生显著影响的参数，同时确保这些参数易于测量和操作。通过将这些关键参数的设定值与历史上成功运行的废水处理流程中所采用的量值进行匹配，即便在对控制流程性能的核心因素的理解尚不完全深入的情况下，也能够确保工艺设计的合理性和操作的准确性。 在废水处理技术的发展历程中，众多源于经验或直觉的参数发挥了重要作用。以活性污泥法为例，尽管曝气池的单位体积有机负荷强度在理论上存在局限，但它已成为历史上极为宝贵的设计参考。同样，滴滤池的水力负荷以及厌氧消化器的单位体积挥发性悬浮固体负荷，与处理流程性能之间的联系也仅是间接的。这些参数广泛应用于废水处理厂的设计标准中。 这些基于经验的参数，长期以来一直是废水处理设施设计与运行控制的基石，它们的应用体现了对那些在废水处理领域做出开创性贡献的先驱者们的深深敬意。然而，由于这些参数可能无法精确捕捉工艺负荷与工艺性能之间的根本联系，它们的使用有时可能会导致设计阶段的成本效益不尽如人意，以及在运行控制过程中的精确度不足。 在过往的数十年里，水污染控制领域的研究工作大量集中于对那些因迫切需求而发展起来的工艺流程进行基础性理解的深化。这种透彻的理解催生了更具经济效益的新工艺设计，使得对现有处理设施的效能提升得以在极小的成本投入下实现，同时也极大优化了废水处理设施的性能控制。 然而，随着对流程性能基本理解的逐步深化，那些多年来作为设计和操作中不可或缺的“经验法则”正逐渐演变为“技术性的陈规旧说”。在水污染控制技术的演进历程中，已经形成了众多这样的“习俗”。 遗憾的是，存在一种趋势，即人们对于历史上熟悉的参数过于自满。无论是学者、设计工程师、设备制造商，还是监管机构和操作人员，往往倾向于坚守那些熟悉且经过长时间验证的参数，而对那些可能更为有效但不太熟悉、测试不足的理性方法持保守态度。这种保守的心态可能会阻碍工艺创新和性能优化的进程。
本研究致力于深入剖析活性污泥体系中二沉池设计和操作所累积的“经验性知识”。研究的目的并非质疑那些历史上发展起来并证明有效的经验参数，而是在当前对二沉池性能影响因素有了更深入理解的基础上，对这些参数进行重新评估。进行这样关键性的参数再评估显得尤为重要，其宗旨在于评定这些参数持续应用的合理性和价值。
一、角色
将活性污泥系统中的二沉池作为探讨“经验性知识”的核心是恰当的，因为在其设计和运行过程中已经积累了大量的经验性认识。更为关键的是，二沉池作为污水处理厂中极为关键的组成部分，其稳定而有效的运行对于整个活性污泥处理工艺的效能发挥起着至关重要的作用。 二沉池的澄清效率直接决定了最终的出水品质。一个设计合理、运行良好的活性污泥处理厂，其出水中溶解性生化需氧量（BOD）通常能够控制在5 mg/L以下。而在二沉池中未能有效分离的悬浮固体（SS），往往是构成出水BOD的主要来源。 二沉池的性能对整个污水处理厂的效能还有另一层重要影响，即它对工艺流程中微生物作用的影响。在给定的曝气池容积条件下，活性污泥系统处理能力的高低受限于能够维持的混合液悬浮固体（MLSS）浓度，而这一浓度又取决于二沉池回流污泥中SS的浓度。因此，二沉池的浓缩效率对于整个污水处理工艺的性能同样至关重要。 二沉池的性能还直接影响着活性污泥处理过程中产生的过量污泥的处理和处置成本。由于脱水设备的处理能力、运输成本，以及污泥处理和处置中采用的其他工艺的效果，都依赖于废污泥的浓度，故二沉池的浓缩效果将显著影响污泥处理的整体成本。 最终，为了实现设计最优化和运行的精确控制，对二沉池性能有一个基本而深入的了解变得至关重要。这是因为活性污泥体系中的生物处理阶段和固体分离阶段之间存在着紧密的联系。如图1所示，这种相互作用体现在曝气池中MLSS浓度对特定工业废水活性污泥处理整体成本的影响。可以看出，维持较低的MLSS浓度需要较大的生物反应器，从而导致成本增加；而维持极高的MLSS浓度，则可能因需要较大的二沉池而增加成本。在这个案例中，最佳的悬浮固体浓度大约是4000 mg/L。需要强调的是，这种优化仅适用于收集图1数据的特定废水类型。图1的重要意义在于，资金成本可能会因设计师在生物氧化和固体分离阶段之间建立的关系而有显著差异。
为了实现最优设计和运行控制，所需的模型必须能够可靠地预测性能。如果数学模型建立在不能充分描述工艺性能的“经验性知识”之上，那么采用基于系统概念的设计方法所带来的潜在成本节约和运行性能提升就无法实现。因此，对二沉池性能的深入理解对于推动活性污泥系统的设计创新和运行优化具有不可估量的价值。
二、习俗
在Ardem和Lockett关于活性污泥处理工艺的开创性研究中，并未具体阐述如何设计该工艺的固体分离设施。他们仅简洁地指出，“尽管活性污泥的比重较低，但它能迅速从水或污水中分离出来”。 显然，负责水质控制工程的工程师们在设计活性污泥工艺的固体分离设施时，采用了与当时其他澄清设施设计相似的方法论。Babbitt在其1925年出版的《下水道与污水处理》一书中，回顾了当时建造的处理厂所采用的设计标准。Babbitt提到，30至90分钟的停留时间和基于日最大流量1600加仑/平方英尺（约合65m3/d/m2）的表面沉降率已成为设计的标准。 随着时间的推移，停留时间和表面负荷这两个参数得到了广泛的认可和采纳。例如，十州标准（以及许多其他州的设计标准）目前都包含了基于溢流率和停留时间的二沉池设计标准。此外，还总结出了许多经验法则，用以指导二沉池的运行和设计，这些经验法则的贡献将在后续章节中进行简要探讨.
三、表面沉降率≤800 gpd/sq ft
在沉淀池设计中，单位表面积的水力负荷限值一直是决定二沉池面积的主要标准。根据《十州标准》第三版的规定：活性污泥处理系统的设计参数包括了表面沉降率，其值介于300至800加仑/日/平方英尺（约合12-33 m3/d/m2），这一范围会根据工艺类型和规模的不同而有所变化。现行的其他设计标准，包括这些标准在内，并未提供除表面沉降率之外的其他设计依据。 二沉池的表面沉降率与可沉降固体的去除效率之间的关系，已经通过Hazen、Camp等学者的研究得到了充分的阐释和证实。在一个设定了特定出水流量Qc的二沉池中，其澄清区域的理论水力停留时间tc可以通过以下公式确定：tc=hc·A/Qc (1) 在公式中，A和hc分别代表沉淀池澄清部分的面积和深度。若假设澄清区域的水流主要是水平方向，则在停留时间tc内，颗粒必须沉降一段距离hc后才能被有效去除。若已知最慢沉降颗粒的沉降速度为vc，则沉降距离hc与沉降速度vc和停留时间tc之间的关系可以表示为：vc·tc=hc (2) 将方程1与方程2相结合，我们得出了如下结论：vc= Qc/A (3) 方程3右侧的值代表的是表面沉降率。从这个角度来看，依据表面沉降率进行的二沉池设计，其核心在于确定最慢沉降颗粒所需的沉降速度，以确保这些颗粒能够被二沉池完全清除。例如，一个800加仑/日/平方英尺（约合33 m3/d/m2）的表面沉降率意味着颗粒的沉降速度需要达到4.5英尺/小时（1.4 m/h），理论上，所有具有等于或超过这一沉降速度的颗粒都应当被有效去除。 若将二沉池的澄清区域视为垂直流动，则自然会得出与方程3所述相同的结论，若颗粒沉降速度不小于垂直流动流体速度，便能被有效去除（而需注意的是：在垂直流动情况下，沉降速度低于临界值vc的颗粒并不会像在水平流动澄清池中那样发生部分去除）。 因此，选择表面沉降率作为二沉池设计参数，对于实现澄清功能而言是恰当的。然而，这一参数的使用，并不能完全确保沉淀池能够充分完成其浓缩功能。也就是说，二沉池的溢流率并不直接关联于污泥预期的浓缩程度。基于该原因，单表面沉降率并不足以作为设定二沉池面积的充分标准。作者此前已经阐释，仅基于表面沉降率来选择二沉池的面积，可能会导致生物处理阶段的效率下降，以及由于沉淀池无法有效浓缩固体以供循环利用，污泥沉降特性可能会进一步恶化。在此情况下，应由浓缩需求而非表面沉降率来决定二沉池的合适面积。
四、最小2h水力停留时间
监管当局广泛采纳的二沉池设计准则中的第二项规定指出：水力停留时间（HRT）应不少于一个预先设定的最小值，这一值通常为2h。然而，这一标准究竟是为了确保沉淀池的澄清功能，还是为了满足其浓缩功能，目前尚无明确解释。考虑到在传统沉淀池设计中，通常更加关注澄清效果，并且在计算停留时间时一般不将回流考虑在内，因此可以推断，实现有效的澄清效果是设定最小停留时间的主要目标。 理论上讲，对于沉淀池的澄清功能而言，体积（或深度）是不重要的，除非需去除是絮凝颗粒。方程2阐述了对于非絮凝颗粒的澄清，深度的重要性是如何缺失的。如果沉淀池澄清部分的深度hc加倍，那么以速度vc沉降的颗粒需要沉降两倍的距离才能被去除。然而，由于颗粒现在有两倍的时间到达底部（因为停留时间tc也加倍），这一效应得到了完全补偿。因此，从理论上讲，为澄清提供额外的深度并没有实际效果，当颗粒不是絮凝的时候，方程3与深度无关。当颗粒是絮凝的时，由于颗粒生长，vc可能会随着时间增加而增加。这时，停留时间就成为了澄清器设计中的一个合理参数。 活性污泥颗粒无疑具有絮凝特性，这一点已由Fischerstrom团队、Parker团队以及其他研究者所提供的数据所证实。鉴于活性污泥固体的这种絮凝本质，为二沉池设定一定的停留时间要求，似乎是一个恰当的设计标准，用以确保澄清功能的实现。因此，对活性污泥颗粒的絮凝特性进行实验室评估显得尤为重要。然而，当前普遍采用的停留时间设计标准似乎存在两个主要局限。首先，计算理论停留时间时通常考虑了整个池的体积，而实际上，污泥可能占据了相当一部分空间。其次，基于废水流量计算出的停留时间虽然是确定二沉池体积的主要依据，但它仅考虑了池的澄清功能，而完全忽略了其浓缩功能。 在此，认识到停留时间是活性污泥二沉池性能概念性考虑的一个合理参数，并不意味着传统标准所推荐的停留时间就一定适宜。在二沉池中，活性污泥的絮凝过程可能极为低效。一些研究者，如Bradley和Krone以及Parker团队，提出由于曝气池中絮体颗粒的恶化，活性污泥的澄清效果可能受到抑制。因此，可能需要比沉淀池中简单的停留时间更有效的絮凝条件。Parker等人建议，在曝气池与二沉池之间应增设一个温和搅拌的絮凝步骤。如果采纳这一建议，那么现行的二沉池停留时间要求的合理性可能会更加值得商榷。
5.回流污泥浓度106/SVI
有一种广为流传经验法则：二沉池底流浓度等于106/SVI。该法则已被业界推崇了三十多年，并在众多权威教科书与设计手册中得到推荐，同时也被纳入当前的一些活性污泥处理过程数学模型之中。一些学者，例如Vosloo，对这一常规方法进行了改进，提出底流浓度应为某个固定常数乘以106/SVI。 由于SVI被定义为固体颗粒在1L量筒中经过30分钟沉降后所占的体积（mL/g），因此106/SVI得到的数值即为SVI测试结束时量筒底部污泥的平均浓度（mg/L）。这一经验法则背后的假设是，二沉池中发生的浓缩过程等同于30分钟批次沉降测试所实现的浓缩效果。 Dick和Vesilind之前对这一方法进行了简要评估。他们指出，在确定SVI时所使用的小型、未搅拌的量筒中观察到的沉降行为，可能与大型全尺寸沉淀池中的沉降行为有显著差异。此外，SVI的测定仅依赖于沉降曲线上的一个数据点，而具有不同沉降特性的污泥在经过30分钟沉降后可能会达到相同的体积。 然而，使用SVI来估算二沉池底流浓度的主要局限在于，它忽视了沉淀池运行者或设计者具备调节回流污泥浓度的能力；换句话说，106/SVI暗示底流浓度是由活性污泥的物理特性所决定，与二沉池设计及运行方式完全无关。正如后文所述，除了污泥固有沉降特性之外，这两个因素也会影响底流浓度。 因此，可以得出结论，尽管SVI与活性污泥的沉降特性相关，但它并不是预测二沉池性能的一个合理因素，因为它没有考虑到二沉池负荷和运行模式。为可靠预测沉淀池的性能，需要一个比SVI提供的更为直接和有意义的污泥沉降特性的度量。然而，值得注意的是，Schaffner等人最近对106/SVI进行了评估，并得出结论：由于其保守特性能够弥补沉淀池行为中未知因素所带来的不足，该经验法则仍然是目前最佳的操作指南。
6.快速回流
在二沉池的性能评估中，有一个普遍接受的观点，即活性污泥必须迅速回流至曝气池。这一观点基于一个隐含的假设：长时间将活性污泥置于厌氧状态是不利的。 Wuhrmann研究数据表明：活性污泥在长时间无氧环境下并未受到负面影响。在英国进行的一些实验中，活性污泥即使在厌氧条件下存放长达24小时，也不会对其在返回曝气池时去除基质的能力产生负面影响。然而，这些实验并未考虑厌氧条件对活性污泥中微生物种群选择的影响。Okun提出：长时间的厌氧条件可能有助于抑制活性污泥中不希望出现的微生物的生长。 尽管直观上认为活性污泥长时间暴露于厌氧条件会对活性污泥过程的生物阶段产生不利影响，但几乎没有证据支持这一观点。相反，尽管暂时性厌氧条件对微生物种群动态的影响尚未得到充分记录，但现有信息表明，在二沉池中长时间保留活性污泥固体并不会对去除含碳物质的速率产生负面影响。然而，必须指出，在某些特定情况下，二沉池中长时间保留污泥可能会带来不利影响。应避免由生物反硝化作用引起的硝化污泥上浮，如果依赖生物机制进行磷的去除，则不允许在二沉池中长时间储存污泥。 在此，我们关注活性污泥快速回流的需求，因为过分强调这一未经证实的要求，可能会导致二沉池的运行远低于其设计容量。急于快速回流通常会导致污泥床深度过浅，无法实现有效的浓缩。虽然浅污泥深度的使用可能会降低活性污泥的沉降速度，但在二沉池中使用浅污泥深度，却大大增加了在抽取浓缩污泥的同时带走上层液体的可能性。通过对比实际与预期的二沉池底流浓度可说明这一点。在一个为了减少固体停留时间而维持最小污泥层的水厂中，研究期间的平均回流污泥浓度为4500 mg/L。对沉降特性进行测试，并应用固体通量进行分析，结果显示最大可实现的底层流浓度为16000 mg/L，而根据106/SVI经验计算的回流浓度约为9500 mg/L。因此，在该水厂中，为避免二沉池中固体停留时间过长，最终却导致回流污泥浓度降低，进而降低了曝气池中混合液悬浮固体浓度和处理厂的处理能力。
7.施加固体负荷≤20 lb/day/sq ft
在二沉池的经验法则中，最近加入了固体负荷的考量。使用固体负荷参数是恰当的，因为它与二沉池的浓缩功能相关。 最大固体负荷典型值约为20 lb/day/sq ft（98 kg/m2/d）。《水污染控制联合会废水处理厂设计手册》指出：“现有数据显示，污泥体积指数在100以下，且固体负荷在12-18 psf/day（58.56-87.84 kg/m2/d）的水厂运行良好。”手册中还总结道：“一般来说，当混合液浓度不超过3000 mg/L，污泥指数不超过100，且池底层流固体含量不超过1%时，由溢流率确定的面积对固体浓缩来说是足够的。”这种情况（包括回流）对应的固体负荷约为28 lb/day/sq ft（137kg/m2/d）。 虽将固体负荷作为与二沉池浓缩性能相关的参数是合理的，但该方法的危险性似乎在于指定固体负荷的允许大小。如下文所述，二沉池能够成功处理的固体负荷既取决于污泥的沉降特性，也取决于二沉池的运行方式，可在宽泛的固体负荷值范围内实现良好的性能。 限制二沉池上施加固体负荷值的原因是，池中可能存在的每一层污泥对于将固体传输到池底部都有一定的能力。这种能力既取决于污泥的沉降特性，也取决于回流污泥的速率。至关重要的是，存在于池内的任何一污泥浓度层的固体传输能力都不应被超过，否则无法通过限制层的固体将逐渐积累，并最终进入澄清部分（可能会发生“膨胀”）。污泥层在浓度ci下向二沉池底部传输固体的能力Gi为：Gi=ci·vi+ ci·(r·Q/A) (4) 其中vi是浓度为ci的污泥在重力作用下的沉降速度，Q是溢水量，r是回流比，A是二沉池的横截面积。剩余污泥的排放对固体传输的影响已从方程4右侧第二项中省略，但也很容易添加进来。 正如后文所述，二沉池的合理设计需确定二沉池中可能存在的所有污泥层浓度中对应的最小Gi值。然后，平均施加的固体通量Ga不得超过这个Gi的限制值。施加的固体通量可以从以下计算得出：Ga =(1+r)·Q·cMLSS/A (5) 其中cMLSS是混合液悬浮固体（MLSS）浓度。 对于浓度为ci的污泥，方程4右侧第一项仅取决于污泥的沉降特性，而第二项取决于二沉池的运行方式，即回流比r。因此，试图指定二沉池施加固体负荷值是不恰当的。方程4右侧第一项根据正在处理的污泥特定性质和生物处理阶段的运行方式而大不相同。第二项的量由二沉池的运行方式控制，可以随时变化。有些活性污泥厂在固体负荷远低于20 lb/day/sq ft（98 kg/day/sq m）的情况下运行，却难以浓缩固体，反之，有些厂在固体负荷80 lb/day/sq ft（390 kg/day/sq m）或更高的情况下运行，却性能良好。因此，试图指定一个代表“典型”设计值的负荷似乎是不可取的。
8.溢流率=沉降速率
当前，二沉池设计中似乎越来越流行的一种经验法则是，应选择一个等于混合液悬浮固体（MLSS）浓度下的沉降速率的溢流率。此概念至少可追溯至Camp在1946年的论文，经常出现在最近的一些文献中。乍一看，这种方法似乎有其优点，因为直观上认为，如果固体颗粒要避免被带入溢流槽中，它们的沉降速率应该不小于上升流速。此外，混合液的沉降速率易于测定，进而可以很快确定设计所需的溢流率。然而，对二沉池设计方法进行批判性分析表明，它缺乏理论基础，可能是一种最具误导性的经验法则。以下段落对此进行了说明。 考虑一个二沉池从曝气池接收固体的速率为(1+r)·Q·cMLSS，并且假设污泥层顶部的固体浓度为ct。在稳态下，进入ct浓度污泥层的固体速率必须等于通过该层向下传输固体的速率，即：(1+r)·Q·cMLSS = ct·[vt + (r·Q/A)]A (6) 其中vt代表在重力作用下ct浓度固体沉降的速率。方程6左侧表示二沉池施加的总固体负荷，右侧是通过ct浓度污泥层的固体量，由方程4乘以二沉池面积得出。经验法则认为ct与混合液浓度cMLSS相同；也就是说，在将溢流率等同于混合液的沉降速率时，假定了二沉池污泥层上方的污泥浓度等于进水混合液浓度。为了验证这是否属实，可以从方程6中得到ct的表达式：ct=cMLSS·{(1+r)·Q /[vt·A+ (r·Q)]} (7) 可以看出，只有当括号内的值为1时，ct=cMLSS。对于一个给定面积的二沉池，括号内数据大小取决于污泥的沉降特性vt，以及运行方式r和Q。在正常情况下，混合液进入槽后会被稀释，浓度cMLSS不会再现，因此这一经验法则将会极具误导性。
9.合理化设计
尽管有关二沉池设计和运行的一些经验法则已被证明与其性能的基本分析相兼容，但没有一个经验法则的组合能够完全合理地分析二沉池的性能。在本节中，将回顾一种基于沉淀理论基本原理的二沉池设计方法。该方法存在缺陷，因为它没有考虑入口、出口和污泥移除点与速度分布、密度流和影响沉淀池理论性能的相关因素。然而，建议放弃传统的经验法则，转而采用更为理性的方法。通过这种方式，可以观察到其它未知因素所造成的实际效果（作为实际与理论预测性能之间的差异），并最终将其考虑在内。 由于二沉池需要完成出水澄清和污泥浓缩两个任务，因此在设计阶段考虑这两方面因素是合理的。此外，已观察到面积和体积（最终也是深度）都会影响澄清和浓缩的程度。因此，二沉池设计的合理分析将涉及到选择两者所需面积要求中较大的一个，并确定足够的深度以提供足够体积，最终是满足这两个功能的需要。 所需澄清面积与完全去除最小颗粒所需沉降速度对应的溢流率相关。传统设计方法在这方面是足够的（尽管溢流率大小值得评估）。如果沉淀池上部为“散乱”的活性污泥颗粒，要实现絮凝，则必须在澄清部分留出停留时间。同样，传统的设计需要考虑这一需求，尽管标准没有区分澄清区和浓缩区各自提供的体积大小。此外，通常要求的停留时间有效性尚未得到充分证明。 与澄清部分相关的这些考虑仅涉及去除二沉池上部带入的活性污泥颗粒。正如接下来两段所解释的，持续施加大于沉淀池浓缩能力的固体负荷将导致固体向上传播到澄清区。虽然这种情况的后果看起来像是澄清失败，但实际上是浓缩失败。所需浓缩区面积是确保施加的通量（方程5）不超过二沉池中可能存在的任何污泥层的固体传输能力（如方程4所示）。通过实验确定沉降速度和浓度之间的关系，并选择一个底层流浓度，可以获得所有污泥浓度的方程4的值。图2展示了不同浓度活性污泥的固体总通量。在图2中，u表示由于污泥回流引起的向下速度（u=r?Q/A）。下面的线性曲线代表了底流引起的通量ci?(r?Q/A)；该曲线和总通量之间的差异是由于重力沉降引起的附加通量ci?vi。可以看出，在二沉池底部可能出现的固体浓度范围内，存在浓度为cL的污泥层，其固体传输能力低于其它浓度。与浓度cL相对应的限制通量为GL，进而可以确定方程5中Ga的最大允许值。这种方法已在其他地方有更详细地描述，并且开发出一种更为简便的程序，通过使用批量通量曲线的几何构造程序来使用该方法，如图3所示。基本上，该程序涉及确定所需的底流浓度，对批量通量曲线作切线，其截距即为相应的最大施加通量。或者，该程序可以用来确定在某些预设速率条件下，施加固体时可能产生的最大底流浓度。
除非污泥固体是絮凝状可压缩的，否则理论上沉降部分的体积（或深度）并不重要。活性污泥就是这样的情况，尽管对于质量良好的污泥，深度对沉降速度的影响可能不足为虑。如果要评估不同污泥深度下的效果，可在不同初始深度条件下进行沉降测试，进而构建批量通量曲线。然后，比较提供相同性能的各种面积和体积组合，粗略评估污泥深度对性能的影响。对于浓缩深度，必须保持足够的污泥层，以防止上层澄清液与浓缩污泥一起被抽出。此外，还需要提供足够的深度，可暂存负荷过载期间所输入的额外固体量。换句话说，当施加的固体负荷（如方程5所示）超过操作条件下将固体传输到池底的限值能力（如方程4的极限值所示）时，必须允许施加负荷的超额部分在池内浓缩区域积累，否则，随着时间的推移，它将向上移动而进入澄清区域。此情况可能是由于废水流量的突增引起的，如果有足够的深度来应对这种短期的超载，可控制固体不溢出且不会降低沉淀池功能。另外，由于二沉池被期望实现两个功能，适当的权衡也是可以的，以便整体的设计是实现浓缩和澄清两个功能的最佳组合。二沉池设计中应采用合理的方法来进行这种优化。
10.总结
鉴于二沉池设计和运行准则已经逐渐发展成一种工艺，审视和分析原有的方法是适宜的。按照监管机构的标准，规定最大溢流率和最小停留时间似乎是合理的，但这些参数仅适用于描述沉淀池的澄清功能，却完全没有考虑到沉淀池的浓缩功能。 污泥容积指数（SVI）常被拿来（cu=106/SVI）预估二沉池回流污泥浓度。然而，该方法因存在诸多问题而备受质疑，主要是它没有考虑到设计和运行者具备通过调整二沉池性能来实现一系列回流污泥浓度的能力。 认为必须在二沉池中最小化固体停留时间的这一观点，除了与由反硝化作用引起的污泥上浮和污泥中磷的释放有关外，似乎并没有更加牢固的理论支持。由于担心污泥微生物去除可溶性有机物的能力会下降，而不必要地限制污泥在二沉池中的停留时间，可能会造成二沉池效率的降低，因为这样可能会无意中导致上层的澄清水与下部的浓缩污泥一起被抽出。 普遍存在的一种观点是：二沉池的溢流率应等于混合液的沉降速率，这一理念在理论上是不正确的，并可能造成极其不准确的沉淀池设计。这种方法的误区在于它默认混合液浓度在二沉池中是存在的。本文指出，在非常特殊的情况下，污泥在二沉池中的浓度才可能等同于混合液浓度。 本文中简述的二沉池合理设计方法，由于未考虑池内固体和液体分布的不均匀性，因此仅在理想条件下定义了二沉池的性能。这种方法的“局限”实际上为评估二沉池的设计和运行模式提供了一种有价值的手段。实际运行的性能与预测的性能的比较，可以显示出理想条件未被满足的程度。而关于二沉池的“经验法则”，由于并非基于池负荷与性能之间的严格关系，因此未能提供评估性能的有效手段。
