近年研究发现提高系统活性污泥浓度可以显著提高其污水处理能力,因此高浓度活性污泥法随之被发明问世。实现高浓度活性污泥法的途径有多种,对比研究发现,通过利用低表面负荷高污泥回流比二沉池这一途径来实现高浓度活性污泥法具有简便易行且成本低等优点。鉴于此开发并优化改良一种低表面水力负荷的沉淀池,使其能应用于城市污水处理、给水处理和工业废水处理等领域将具有重大的实用意义。本文通过中试试验,证实了多层平板单元组合沉淀池具有较强的沉淀性能。发现在将其作为普通沉淀池时,其具有较大的表面水力负荷,能够节约沉淀池的占地;将其作为二沉池时其具有极强的维持系统活性污泥浓度的能力。中试试验的主要结果和结论如下:中试设备沉淀池在加入多层平板单元后,沉淀池可以承受更高的表面水力负荷。在阶段5与阶段7的污泥沉降性能条件下,临界表面水力负荷提高的倍数n与污泥浓度X之间存在关系式n=5.1553X-0.147;在污泥回流大于1条件下,污泥回流比对中式设备沉淀池的表面水力负荷与可维持的污泥浓度之间的关系没有显著影响;在污泥浓度小于14g/L时,降低多层平板单元刮泥机构转速能够显著提高沉淀池的沉淀能力,当污泥浓度大于14g/L时,效果不明显。由于中试试验并未对中试设备开展优化研究,因此利用计算流体力学软件FLUENT对多层平板单元组合沉淀池建立了三维模型。在不同的参数情况下,对沉淀池水流流态和污泥颗粒浓度场进行了数值模拟研究。通过数值模拟研究发现多层平板单元能够发挥较好的强化沉淀作用,多层平板单元平板数目为4时沉淀池的沉淀效果最好。在多层平板单元平板数目为4的最优条件下,多层平板单元组合沉淀池对高浓度污泥同样具有较好的沉淀效果;沉淀池池长为8m且放置两组平板单元情况下,能够将沉淀池最大表面水力负荷提高46%,此结果表明将多层平板单元应用于更长的池型是可行的。综合中试试验结果与数值模拟研究结果,对中式设备提出以下优化改进途径:按照中试设备的多层平板单元布置形式,建议多层平板单元采取的层数为4;适当增加平板后端与沉淀池后壁的间距,建议采用1.5m至2m;未来设计与运行应采用较小的污泥回流比和平板刮泥机转速,以减少设备的造价与运行能耗。