探讨大型污水处理厂水池结构设计

唐陶

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司第六设计院，安徽 合肥 230031）

0 引言

就目前来看，世界存在的环境问题变得越来越严重，尤其是关于水资源的污染问题。群众们对于环境的保护问题越来越重视，所以关于水资源的治理与保护工作社会开始高度关注。为了使水资源能够得到持续的发展，水资源保护以及管控法规等一些列法律措施不断出台，各地的政府部门也开始投资建设大量的污水处理场，对水池结构进行不断的更新优化，力求接近觉整治污水处理的相关问题。同时还应当注意，污水处理厂的大型水池存在很多的设计问题，应当采取积极有效的措施改进大型水池的设计问题，如图1所示。

图1 某污水处理厂水池结构及工艺

1 污水处理厂水池结构的设计特点

经济技术合理以及质量安全高等是目前新建污水处理厂的基本要求，结构设计的相关工作人员应该对核心水池与建筑物的设计进行优化，这应当被视作设计过程中极其重要的任务。在开展水池结构设计工作时，既要对抗裂度强度、水池荷载组合以及裂纹宽度进行计算，同时还应当对污染源要求进行深度分析，关于抗压、防水、防渗等相关设计内容应当格外重视。关于工业园区污染水的处理来说，因为该区域存在大量的重金属污染，所以防渗防水等性能设计必须加强。地下水很容易受到污水池污水渗漏的污染，此类问题设计工作者应当格外的重视，尽可能延长水池的运行寿命。

2 污水处理池水池结构设计问题

2.1 水池防渗能力存在缺陷

污水的处理效果受到污水处理厂水池防渗性能的直接影响。但是在开展水池结构设计的工作时，设计的相关工作人员常常重视混凝土的强度，却忽视防渗结构的设计，而且关于防渗技术措施也没有进行合理应用，进而导致水池设计存在的渗水问题比较严重。污水处理厂通常选用钢筋混凝土作为水池材料，多以对于工程强度的要求可以满足，但是污水中存在大量腐蚀性较强的化学物质，对于池壁会进行一定程度的腐蚀和破坏，大大缩短了水池的使用寿命。当出现渗漏问题是，会造成很大的安全隐患。相关的工作人员应当选用抗渗等级高的材料，有利于水池的正常运行。

2.2 水池的表面设计不到位

因为受水池运行环境的影响，污水的处理池具有较高的性能以及池面结构。因为有大量的腐蚀性物质和黏性物质存在于污水中，如果池面的材料性能不过关，对于抗腐蚀的要求就没法满足，如果图层材料的使用不够重视，那么水池内壁就会被腐蚀和损坏，进而影响水池的使用年限，除此之外，黏性物质与油污的结合不受表面材料的影响，所以处理水池内污染物的效率也会大大降低。

2.3 水池裂缝问题

在处理污水的过程当中，由于需要较高的处理工艺，应当对水池的竖向平面尺寸进行相应的扩大。所以在建造水池的过程中，对于池壁和板底的厚度应该增加，厚度增加完成后，会发生大体积混凝土效应。在混凝土的凝固期间，有计较的水化热反应，不同层次的混凝土，其温度也有较大的差异，由于温度差异较大，在一些部位会产生裂缝。在设计混凝土配筋的过程中，倘若没有深入地分析设置的荷载组合不合理，便会影响水池的结构，导致预埋件和会凝土之间存在裂缝。

2.4 抗浮问题

在设计水池结构的过程中，水池上浮属于一个比较重要的问题，导致水池上浮的原因有很多，主要是在设计期间对于对抗浮水位没有进行合理的调控抗浮水位低于水池外部地下水位，进而出现上浮问题。抗浮水位偏差极其容易受到地下水位实勘结果的影响。在规划设计期间，设计的相关工作人员应当密切观察水池外部的情况，与水池工作水位要求相结合，对抗浮水位进行合理设计，与此同时，还要制定雨季放空检修方案。

3 大型水池结构设计优化措施

3.1 注重结构设计与校核

在污水处理厂里面有很多因素影响着水池建设，比如施工场地的水文地质以及工程荷载严要求等等。对水池结构进行设计时，全部要素都应该进行考虑，设计及计算与校核工作应当做到位，因为很多水池都以混凝土作为基本结构，所以在设计期间应当对于裂缝宽度验算以及抗裂度要格外重视。倘若水池的拉力、构建弯矩抑以及偏心压力过大时，应该对裂缝的宽度进行验算。如果污水处理池结构是预应力结构时，一定要对荷载组合进行优化设计，也要维护水池工作性能。

3.2 结构表面材料设计

工业废水以及城市污水都具有大量的毒性物质，这些物质如果在水池中长期聚集，会腐蚀水池的内壁，所以对于水池表面的抗腐蚀性能也要进行优化，把抗腐蚀涂料涂刷在水池的表面是常用的防腐蚀方法是常用的抗腐蚀方法，在防水层施工的时候，水池的内壁应当用环保型纳米材料进行涂刷，把污水跟水池表面分隔开，进而减少腐蚀对池壁的影响。但是如果单纯使用防腐蚀涂层材料，很难起到防腐蚀的效果，应该在水池壁施工时把整体的防渗防腐蚀处理做到位。混凝土材料在浇筑时，对于标准要严格遵守，养护管理也要做到位，进而提高混凝土浇筑的质量。

3.3 结构的防渗设计

结构裂缝以及变形缝常常是污水处理池渗漏问题发生的主要原因。为了防止水渗漏问题的出现，应当减少混凝土裂缝和变形缝。关于工程材料应当确保混凝土可以满足施工的需求。在配置混凝土期间，应该对于水泥的使用量进行严格控制，减少水热化反映的不良影响，与此同时还要降低温度差以及变形收缩等问题的发生率，进而可以有效控制裂缝。可以使用掺和剂以及活性外加剂代替水泥材料来减少水化热反映的发生。以污水池结构为依据，设置沉降缝以及伸缩缝，就算是受到外部影响也不会出现受力不均匀的现象。除此之外，同一个方向上应当保证钢筋性能跟尺寸保持一致保证穿墙管道的位置和数量，避免返工问题的产生，进而对水池结构造成破坏。所以在施工建设期间要想减少裂缝的产生量应当注意以下几个点：①避免在高温环境下施工，缩小施工时的温度差，防止由于温差导致的裂缝；②在混凝土配置时要控制水灰的比例，避免水热化反映的产生；③在水池的施工过程中应该控制混凝土坍落度搅拌处理工作要做到位，进而大幅提升混凝土的密实度。在建设工作开展时，用科学的方法做好要护理工作，避免混凝土在凝固时出现裂缝；④对于检查预埋件工作要格外重视，如果受到油污的腐蚀，应该及时进行清洁，保证预埋件与混凝土的黏结效果，避免裂缝的产生。

3.4 抗浮验算

在设计水池结构时，抗浮验算这一工作十分的重要。如果进行不规范的抗浮验算，水池的防渗效果就会受到影响，也有可能导致安全事故的发生，，在进行抗浮验算工作时，对于地下水位的勘查要十分重视，与地质资料相结合，精准的掌握最高水位值。如果是建设大规模的水池，在重视整体抗浮验算的同时还应当重视底板抗浮的验算。如果过不符合抗浮标准，应当利用抗拔桩处理，适当地把底板标高增大，把建设成本降低。除此之外，了解地下水位的季节性特点，进而通过降水井满足水池抗浮的要求。

3.5 加大各工艺配合的速度

在污水处理厂进行规划设计时，应当格外重视土工施工以及设计配合。土建设计时既要充分的掌握土建技术还要对于水工艺要求进行深度分析。关于大型的水池，相关的工作人员应当充分掌握底板壁板之间以及握壁之间的构造影响。如果在施工过程中无法加腋相关的工作人员应该按照标准的技术要求采取补救措施。设计相关工作者要按照标准与其他的工作人员进行充分交流，及时解决工程设计时存在的问题。

4 结语

综上所述，水污染是目前最为常见的环境污染问题之一，污水处理池作为重要的处理污水的设施，对水污染的处理影响较大，依据污水处理池的设计特点，对于污水处理池结构现存的问题进行总结，关于设计存才的问题应当制定有效地解决措施，结构的校验与设计，要把抗浮验算工作做到位。同时，在设计污水处理厂水池结构时，最好采用无粘结预应力筋设计方案，这种方案与其他的方案相比，可以大幅提高水池池壁的盈利刚度，进而满足使用要求。而且采用钢绞线会导致水池池壁低松弛无黏结，这便可以大幅提升其韧性和强度，进而提高污水处理的净效益。