一體化污水處理設備的二沉池一般設置在曝氣池之后、深度處理或排放之前，其作用是泥水分離使經過生物處理的混合液澄清，同時對混合液中的污泥進行濃縮。
污水經過一體化污水處理設備生物處理后，必須進入二沉池進行泥水分離，澄清后的達標處理水才能排放，同時還要為生物處理設施提供經過濃縮的回流污泥或一定量的處理水。如果二沉池設置得不合理，即使生物處理的效果很好，混合液中溶解性有機物的含量已經很少，出水水質仍會因混合液在二沉池進行泥水分離的效果不理想而不合格。如果污泥濃縮效果不好，回流到曝氣池的微生物量就難以保證，曝氣混合液濃度的降低將會導致污水處理效果的下降。
活性污泥的質量較輕，容易產生異重流，因此一體化生活污水處理設備中二沉池的水平流速或上升流速及溢流堰負荷都應低于初沉池。二沉池具有濃縮污泥的作用，因而污泥區的容積較大，沉淀時間也比初沉池長。二沉池的具體型式還與生物處理工藝有關，比如生物膜法因為其生物污泥沉淀性能較差，所配二沉池的水力負荷就要比活性污泥法略低一些，而池體的有效水深要大一些，有時不得不采用浮選法進行泥水分離。
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