大型污水处理厂水池结构设计探讨

王腾龙

浙江省环境工程有限公司，浙江杭州 310012

在我国的经济发展和城市建设的推进的同时，对于环境也产生了比较严重的污染。在目前的环境问题中，水资源的污染成为其中最为突出的问题之一。随着全社会对于环境保护问题的重视程度越来越高，对于污水的有效处理以及合理开发利用水资源成为我国实现可持续性发展的重要因素，也成为国家和各级地方政府需要重点关注并解决的问题。虽然我国近年来加强了污水的处理整治工作，也规划建设了一批规模较大的处理厂，然而对于污染源还缺乏充分准确的认识，因此，在设计规划中还存在很多的不足之处，造成水池的结构无法完全满足实际使用的需要，在日常营运的过程中消耗了大量维修养护成本，使得污水的处理设施无法进行满负荷的正常工作，对有限的资源造成了浪费，同时也在客观上增加了污水处理的成本。因此，相关部门和设计人员要对污水处理的水池结构进行更加深入的研究，不断总结经验，完善设计方案，以保证污水的处理工作能够达到预期的效果，从而实现对水资源的循环利用。

1 设计大型污水处理水池结构的基本要求

在大型的污水处理厂的设计中应积极采用先进的技术，以保证其质量和安全性。而污水处理的核心结构是水池结构，因此，设计人员必须在保证水池结构的基础性能基础上，充分考虑污水的特殊性，在设计中科学合理增加抗渗抗压以及防水防腐等方面的设计。特别是在设计一些需要对含有重金属的污水进行处理的水池结构时，更要提高其防渗以及防水性方面的设计标准，以避免渗漏事故的发生。

2 我国目前在水池结构的设计中所存在的主要问题

2.1 水池结构的设计抗渗能力和使用寿命无法满足实际使用需要

目前我国的污水池在结构设计中多采用钢筋混凝土，这种结构能够有效保证水池在抗压方面的强度要求，然而在抗渗性方面却存在一定的问题。在污水处理的过程中，如果长期处于满负荷运行条件下比较容易有龟裂产生，同时温湿度的变化也会加剧这一问题的严重程度，对污水处理厂的正常运营产生较大的影响。

2.2 对水池表面的施工工艺和材料的选择上缺乏科学性

目前在设计水池结构时，设计人员往往只注重其整体结构的牢固性和稳定性，而对于污水对水池表面的腐蚀而产生的渗透作用则缺乏充分的认识。污水的腐蚀渗透会造成水池表面产生裂缝，并对结构的内部进一步侵蚀。造成这种问题的主要原因是设计方案中缺乏相应的防腐措施，对于表面涂刷的施工所应采取的相关工艺也缺乏科学合理的设计。

3 大型污水处理厂设计水池结构的主要内容

3.1 合理进行水池的载荷和载荷组合的选择和设计

3.1.1 水池结构的荷载

荷载主要土对池壁造成的压力、地下水对水池结构的压力以及池内水压，以及相关的温度和湿度等因素所形成的荷载。影响土的压力的因素来自于多方面，其中，土质与土压力的关系比较密切。因此，在设计时可以利用郎肯理论来计算土压。而在计算水压时应根据满水状态来加以计算。另外，水池结构的底板还会受到来自于地下水的压力，所以，在设计时要准确计算地下水压，以防止底板受到地下水压的破坏。湿度和温度等要素具有较强的可变化性，在不同的环境下，温度和湿度都会发生相应的变化，这种变化会造成结构物体出现体积上的改变，并由此产生相应的应力作用。

3.1.2 荷载组合

主要的载荷组合有自重与水压组合、自重与土压组合以及自重与水压和温湿差的组合。设计水池结构时，最基础的组合方式是自重与土压或者水压的组合，如果采用自重与水压和温湿差的组合则会产生一定的问题。

3.2 在设计中应准确计算水池结构

设计污水处理的水池结构时可以采取小型或大型结构，也可以采取有盖或敞口等多种不同的结构形式。在设计时需要根据结构类型的不同采用不同模型来进行计算。如果设计中采用了敞口形式的水池结构，则需要在计算中将其假设为三边的支撑结构。如果设计有走道板，则应将其看成横向深梁。在设计中为了提高计算的合理性，还应按照不动铰的支撑原来对敞口结构进行分析和计算。

另外，如果在设计中采用的是有盖结构或者6m内跨度的水池结构，在计算底板时中应根据地基反力的直接分布来进行计算。而当在设计中采用的是大型的水池结构，在计算底板时则应用单位截条进行相关的分析和计算。

3.3 在设计方案中要加强对上浮问题的解决

设计水池结构时比较容易出现误差并造成水池出现上浮情况。比如，在设计时仅注重了水池在整体上的稳定性，而缺少对局部进行抗浮性的相关试验和计算，上浮问题就有可能会发生。不仅如此，设计中的其他如计算误差，或对基础的处理出现失误以及设计中所采用的抗浮措施错误都有可能产生上浮问题。因此，要充分了解产生上浮问题的原因，才能有针对性的采取措施来防止上浮事故的发生。

3.3.1 增加水池结构的自重力

应适当采取增加其抗浮力的处理办法，通过水池自重增加来抗衡地下浮力，以解决由于抗浮力不足而造成的上浮事故。设计中可以采取提高填土质量、增加水池结构的地板厚度，以及加大覆盖土量的措施来达到增加水池自重力的目的。

3.3.2 全面验算水池结构的抗浮能力

在设计过程中除了验算水池结构在整体上的抗浮性能以外，也要全面验算水结构的底板、水池内的分格以及连接柱顶板等部分的抗浮性。在设计水池结构时应充分利用验算结果来提高设计的合理性和科学性。

3.3.3 综合运用多种抗浮措施

在设计水池结构时还应科学灵活的运用抗浮桩和锚杆等多种抗浮设备和技术，以防止发生上浮问题。

3.4 在设计中应重点解决渗漏问题

设计水池结构时要对渗漏问题予以重点的关注，因此设计人员要充分掌握渗漏发生的主要原因，并采取相应的处理措施来避免水池出现裂缝。

3.4.1 合理选择混凝土的等级

在设计水池结构时应根据实际需要和相关规定来确定混凝土的合理强度等级，对于水利的用量要进行严格的控制，以防止混凝土出现变形的情况。

3.4.2 验算水池结构的抗裂性

设计水池结构时应根据所验算的抗裂性结果来选择相应的构造配筋，另外，在选择荷载组合时应充分考虑水池结构的实际情况来合理设计以防止水池壁有裂缝出现。

3.4.3 科学选择套管穿墙的相关施工工艺

在水池结构的设计方案中应明确规定使用套管的数量以及穿墙位置，并做好充分的施工前准备工作。

3.4.4 合理设置伸缩缝

在水池结构的设计中合理设置伸缩缝或沉降缝能够有效避免混凝土出现变形的情况，从而使水池结构的质量得到提高。

3.5 合理选择水池结构的表面材料以及相应的施工工艺

污水一旦发生渗漏不仅会污染地下水，还会造成污水中所含重金属的蔓延和污染，所以，在水池结构的设计中必须采取防渗防腐的二级处理措施，以提高其表面的防腐性。这部分设计内容应在施工工艺的设计中加以特别的说明，从而对施工进行明确的指导。在混凝土施工工艺的选择上应采取现浇的施工工艺，在浇筑时应根据施工的深度来分节进行。在完成浇筑以后要及时开展相关的养护工作，避免其发生震动。对水池内壁进行表面防水的施工作业应在完成浇筑后进行，可以反复涂刷具有较高环保性能的纳米材料对表面进行处理。在设计半埋式结构的水池时应加强底层的防渗防潮以及防腐措施。而对于地面水池，要对其外层进行喷涂沥青的防水处理。

4 结语

我国的经济建设和工业化水平的提高加剧了对环境的污染，特别是大量的工业污水威胁了城乡居民的身体健康，严重影响了我国的经济发展的可持续性，因此，必须加强对污水的处理工作。而建设污水处理厂是目前我国在污水治理中所采取的重要措施，加大污水处理的规模能够提高污水处理的能力和水平。而对于污水处理厂来说，水池结构的安全性和科学性将直接关系到其污水处理能力的实现。但目前设计水池结构时仍存在渗漏以及沉降不均匀等很多问题。因此，相关部门和设计人员要充分认识污水处理水池在结构上的特殊性，既要保证其结构强度，还要在抗渗防漏等方面不断完善设计方案，以提高水池在抗冻性、水密性以及耐腐蚀性等多方面的要求，从而延长水池的使用寿命。这就需要设计人员全面分析实际情况，因地制宜的积极应用各种先进技术手段，创新设计理念，才能设计出更好的结构方案，从而推动我国水资源的循环利用，为我国实现长期可持续性的发展贡献力量。

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