前言

经过格栅的“粗筛”和沉砂池的“除重”，污水中的大型漂浮物与砂砾已基本被去除。然而，水中仍悬浮着大量比重与水接近的细小有机固体、胶体物质，其数量依然可观，化学需氧量（COD）负荷仍然很高。若直接进入生物处理单元，将大幅增加曝气能耗与污泥产量。此时，污水处理流程迎来了物理处理（一级处理）的收官环节——初次沉淀池。它如同一座“静置的湖泊”，让污水慢下来，利用最古老而有效的重力法则，为后续的生化反应“减负增效”。

一、 初次沉淀池是什么？其核心目标是什么？

初次沉淀池，简称“初沉池”，是设在格栅和沉砂池之后，生物处理单元之前，主要利用重力沉降原理，去除污水中可沉降悬浮固体（SS）和部分胶体状有机污染物的构筑物。

核心目标与作用：

去除悬浮物：去除40%-60%的悬浮固体（SS），大幅降低后续生化处理的固体负荷。

降低有机物负荷：去除20%-35%的生化需氧量（BOD₅），减轻生物处理单元的负担，节省曝气能耗。

调节水质水量：池体容积起到一定的缓冲作用，能部分均衡后续工艺的进水流量和水质波动。

分离并排出浮渣：通过表面刮渣装置，去除污水中的浮油、脂类和其他漂浮物。

为后续工艺做准备：为活性污泥法提供更“纯净”的进水，改善微生物的生长环境。

二、 主要类型、结构与工作原理

初沉池按水流方向主要分为三大类，其核心都是创造稳定、缓慢的水流条件，使颗粒物在斯托克斯定律支配下自然沉降。

平流式初次沉淀池

结构：最传统、应用最广泛的矩形水池。污水从一端均匀流入，另一端通过溢流堰均匀流出。池底设有贮泥斗和链板式刮泥机。

工作流程：污水进入后，在池体长度方向上水平流动，流速缓慢（通常<10 mm/s）。悬浮颗粒在重力作用下向下沉降，被行进中的刮泥机缓慢刮向进水端的泥斗；同时，水面的刮渣板将浮渣刮向出水端的浮渣槽。

特点：构造简单，处理效果稳定，抗冲击负荷能力强，但占地面积大，排泥设备较复杂。

辐流式初次沉淀池

结构：圆形或方形的大型水池，直径（或边长）可达20-60米。污水从中心管流入，向四周呈辐射状水平扩散，经周边溢流堰出水。

工作流程：沉降过程在径向流动中发生。池底通常呈5%-10%的坡向中心，并配有大型中心传动（或周边传动）刮泥机，将污泥缓缓刮至中心泥斗。

特点：占地面积相对较小（尤其深度较大时），刮泥设备运行平稳。但中心进水区域水力条件复杂，易形成紊流，影响沉降效果，因此改进型周进周出辐流式沉淀池应用更广，其沉淀效率更高。

竖流式初次沉淀池

结构：圆形或方形的竖井式池体。污水从中心导流筒向下进入，再自下而上垂直流过沉降区。

工作流程：水流的上升速度（通常<0.5 mm/s）需小于悬浮颗粒的沉降速度，颗粒才能逆流而下，沉入锥形泥斗。

特点：占地面积小，排泥方便。但对流量和水质变化敏感，池体深度大，施工复杂，适用于小型污水处理厂。

三、 关键设备与辅助系统

初沉池的高效运行依赖于一套精密的机械设备。

1. 刮泥排泥设备：

链板式刮泥机（平流式）：连续工作，将池底污泥刮至泥斗。

中心/周边传动刮泥机（辐流式）：大型回转桥架，末端刮板将污泥刮至中心。

螺旋输送机/污泥泵：将泥斗中的浓缩污泥连续或间歇地泵送至污泥处理系统（如污泥浓缩池）。

2. 进出水系统：

进水配水装置：如穿孔花墙、配水孔，确保水流均匀分布，避免短流。

出水集水装置：锯齿形三角堰是最常见的形式，要求堰口负荷均匀，防止出水带泥。

3. 浮渣去除系统：

表面刮渣板/旋转撇渣器：收集水面浮渣至浮渣井，通常与刮泥机联动。

浮渣破碎机或收集罐：对浮渣进行处理。

四、 设计与运行管理要点

设计核心参数：

表面负荷（溢流率）：这是最重要的设计参数，指单位时间内通过单位池表面积的流量，单位 m³/(m²·h)。典型值为1.0-2.5 m³/(m²·h)。值越小，沉降效果越好。

水力停留时间：污水在池中的平均停留时间，一般为1.5-2.5小时。

堰口负荷：单位长度出水堰溢流的流量，单位 m³/(m·d)。需控制在一定范围内（如<150），以防出水不均匀带泥。

运行控制与优化：

排泥操作：初沉池污泥具有易腐化的特性，排泥是关键。可采用定时排泥（根据经验）或根据污泥界面仪/泥位计控制排泥，确保污泥及时排出且不破坏沉降层。

巡视要点：

效果监测：定期检测进出水的SS、BOD₅，计算去除率，评估运行状况。

常见问题与对策：

出水携带悬浮物：可能是表面负荷过高、进水分布不均、存在短流、排泥不及时或刮泥机故障。需检查设备并调整运行参数。

污泥上浮：因停留时间过长导致污泥厌氧腐化，产生气体将污泥块带上水面。需缩短排泥周期，增加排泥频率。

刮泥机故障：链条断裂、驱动过载等，需定期维护，清理缠绕物。

五、 污泥去向

初沉池排出的污泥（初沉污泥）通常：

与后续生物处理单元产生的剩余污泥混合，进入污泥浓缩池。

直接进入污泥消化系统进行厌氧或好氧稳定化处理。

因其有机质含量相对较高，是后续污泥厌氧消化产沼气的重要物料来源之一。

六、 结论与趋势

初次沉淀池是传统污水处理工艺流程中承上启下的关键一环，它通过物理方法实现了污染物的初步分离与减量，显著提升了全流程的经济性和稳定性。尽管在某些强调碳回收的现代工艺（如AB法A段）中，初沉池的角色可能被调整甚至省略，但在绝大多数市政污水处理厂中，它依然发挥着不可替代的基础性作用。

发展趋势：

高效化：如斜板/斜管沉淀技术的应用，能在不增大池容的情况下大幅提高处理能力。

智能化：利用污泥界面计、在线浊度仪等实现精准排泥控制，优化运行。

至此，污水处理的“物理防线”（预处理+一级处理）已构建完成。格栅、沉砂池、初次沉淀池，这三道工序层层递进，为污水进行了一场由表及里的“外科手术”，去除了大部分“物理性”杂质。

下一篇预告：《污水处理系列文章：设备介绍——生化反应核心：曝气系统与活性污泥法》。我们将进入污水处理的“核心战场”——生物处理单元，揭秘微生物如何“吞噬”污染物，以及为它们提供“呼吸”动力的关键设备——曝气器。