大型污水處理廠水池結構設計探討

王騰龍

浙江省環境工程有限公司，浙江杭州 310012

在我國的經濟發展和城市建設的推進的同時，對于環境也產生了比較嚴重的污染。在目前的環境問題中，水資源的污染成為其中最為突出的問題之一。隨著全社會對于環境保護問題的重視程度越來越高，對于污水的有效處理以及合理開發利用水資源成為我國實現可持續性發展的重要因素，也成為國家和各級地方政府需要重點關注并解決的問題。雖然我國近年來加強了污水的處理整治工作，也規劃建設了一批規模較大的處理廠，然而對于污染源還缺乏充分準確的認識，因此，在設計規劃中還存在很多的不足之處，造成水池的結構無法完全滿足實際使用的需要，在日常營運的過程中消耗了大量維修養護成本，使得污水的處理設施無法進行滿負荷的正常工作，對有限的資源造成了浪費，同時也在客觀上增加了污水處理的成本。因此，相關部門和設計人員要對污水處理的水池結構進行更加深入的研究，不斷總結經驗，完善設計方案，以保證污水的處理工作能夠達到預期的效果，從而實現對水資源的循環利用。

1 設計大型污水處理水池結構的基本要求

在大型的污水處理廠的設計中應積極采用先進的技術，以保證其質量和安全性。而污水處理的核心結構是水池結構，因此，設計人員必須在保證水池結構的基礎性能基礎上，充分考慮污水的特殊性，在設計中科學合理增加抗滲抗壓以及防水防腐等方面的設計。特別是在設計一些需要對含有重金屬的污水進行處理的水池結構時，更要提高其防滲以及防水性方面的設計標準，以避免滲漏事故的發生。

2 我國目前在水池結構的設計中所存在的主要問題

2.1 水池結構的設計抗滲能力和使用壽命無法滿足實際使用需要

目前我國的污水池在結構設計中多采用鋼筋混凝土，這種結構能夠有效保證水池在抗壓方面的強度要求，然而在抗滲性方面卻存在一定的問題。在污水處理的過程中，如果長期處于滿負荷運行條件下比較容易有龜裂產生，同時溫濕度的變化也會加劇這一問題的嚴重程度，對污水處理廠的正常運營產生較大的影響。

2.2 對水池表面的施工工藝和材料的選擇上缺乏科學性

目前在設計水池結構時，設計人員往往只注重其整體結構的牢固性和穩定性，而對于污水對水池表面的腐蝕而產生的滲透作用則缺乏充分的認識。污水的腐蝕滲透會造成水池表面產生裂縫，并對結構的內部進一步侵蝕。造成這種問題的主要原因是設計方案中缺乏相應的防腐措施，對于表面涂刷的施工所應采取的相關工藝也缺乏科學合理的設計。

3 大型污水處理廠設計水池結構的主要內容

3.1 合理進行水池的載荷和載荷組合的選擇和設計

3.1.1 水池結構的荷載

荷載主要土對池壁造成的壓力、地下水對水池結構的壓力以及池內水壓，以及相關的溫度和濕度等因素所形成的荷載。影響土的壓力的因素來自于多方面，其中，土質與土壓力的關系比較密切。因此，在設計時可以利用郎肯理論來計算土壓。而在計算水壓時應根據滿水狀態來加以計算。另外，水池結構的底板還會受到來自于地下水的壓力，所以，在設計時要準確計算地下水壓，以防止底板受到地下水壓的破壞。濕度和溫度等要素具有較強的可變化性，在不同的環境下，溫度和濕度都會發生相應的變化，這種變化會造成結構物體出現體積上的改變，并由此產生相應的應力作用。

3.1.2 荷載組合

主要的載荷組合有自重與水壓組合、自重與土壓組合以及自重與水壓和溫濕差的組合。設計水池結構時，最基礎的組合方式是自重與土壓或者水壓的組合，如果采用自重與水壓和溫濕差的組合則會產生一定的問題。

3.2 在設計中應準確計算水池結構

設計污水處理的水池結構時可以采取小型或大型結構，也可以采取有蓋或敞口等多種不同的結構形式。在設計時需要根據結構類型的不同采用不同模型來進行計算。如果設計中采用了敞口形式的水池結構，則需要在計算中將其假設為三邊的支撐結構。如果設計有走道板，則應將其看成橫向深梁。在設計中為了提高計算的合理性，還應按照不動鉸的支撐原來對敞口結構進行分析和計算。

另外，如果在設計中采用的是有蓋結構或者6m內跨度的水池結構，在計算底板時中應根據地基反力的直接分布來進行計算。而當在設計中采用的是大型的水池結構，在計算底板時則應用單位截條進行相關的分析和計算。

3.3 在設計方案中要加強對上浮問題的解決

設計水池結構時比較容易出現誤差并造成水池出現上浮情況。比如，在設計時僅注重了水池在整體上的穩定性，而缺少對局部進行抗浮性的相關試驗和計算，上浮問題就有可能會發生。不僅如此，設計中的其他如計算誤差，或對基礎的處理出現失誤以及設計中所采用的抗浮措施錯誤都有可能產生上浮問題。因此，要充分了解產生上浮問題的原因，才能有針對性的采取措施來防止上浮事故的發生。

3.3.1 增加水池結構的自重力

應適當采取增加其抗浮力的處理辦法，通過水池自重增加來抗衡地下浮力，以解決由于抗浮力不足而造成的上浮事故。設計中可以采取提高填土質量、增加水池結構的地板厚度，以及加大覆蓋土量的措施來達到增加水池自重力的目的。

3.3.2 全面驗算水池結構的抗浮能力

在設計過程中除了驗算水池結構在整體上的抗浮性能以外，也要全面驗算水結構的底板、水池內的分格以及連接柱頂板等部分的抗浮性。在設計水池結構時應充分利用驗算結果來提高設計的合理性和科學性。

3.3.3 綜合運用多種抗浮措施

在設計水池結構時還應科學靈活的運用抗浮樁和錨桿等多種抗浮設備和技術，以防止發生上浮問題。

3.4 在設計中應重點解決滲漏問題

設計水池結構時要對滲漏問題予以重點的關注，因此設計人員要充分掌握滲漏發生的主要原因，并采取相應的處理措施來避免水池出現裂縫。

3.4.1 合理選擇混凝土的等級

在設計水池結構時應根據實際需要和相關規定來確定混凝土的合理強度等級，對于水利的用量要進行嚴格的控制，以防止混凝土出現變形的情況。

3.4.2 驗算水池結構的抗裂性

設計水池結構時應根據所驗算的抗裂性結果來選擇相應的構造配筋，另外，在選擇荷載組合時應充分考慮水池結構的實際情況來合理設計以防止水池壁有裂縫出現。

3.4.3 科學選擇套管穿墻的相關施工工藝

在水池結構的設計方案中應明確規定使用套管的數量以及穿墻位置，并做好充分的施工前準備工作。

3.4.4 合理設置伸縮縫

在水池結構的設計中合理設置伸縮縫或沉降縫能夠有效避免混凝土出現變形的情況，從而使水池結構的質量得到提高。

3.5 合理選擇水池結構的表面材料以及相應的施工工藝

污水一旦發生滲漏不僅會污染地下水，還會造成污水中所含重金屬的蔓延和污染，所以，在水池結構的設計中必須采取防滲防腐的二級處理措施，以提高其表面的防腐性。這部分設計內容應在施工工藝的設計中加以特別的說明，從而對施工進行明確的指導。在混凝土施工工藝的選擇上應采取現澆的施工工藝，在澆筑時應根據施工的深度來分節進行。在完成澆筑以后要及時開展相關的養護工作，避免其發生震動。對水池內壁進行表面防水的施工作業應在完成澆筑后進行，可以反復涂刷具有較高環保性能的納米材料對表面進行處理。在設計半埋式結構的水池時應加強底層的防滲防潮以及防腐措施。而對于地面水池，要對其外層進行噴涂瀝青的防水處理。

4 結語

我國的經濟建設和工業化水平的提高加劇了對環境的污染，特別是大量的工業污水威脅了城鄉居民的身體健康，嚴重影響了我國的經濟發展的可持續性，因此，必須加強對污水的處理工作。而建設污水處理廠是目前我國在污水治理中所采取的重要措施，加大污水處理的規模能夠提高污水處理的能力和水平。而對于污水處理廠來說，水池結構的安全性和科學性將直接關系到其污水處理能力的實現。但目前設計水池結構時仍存在滲漏以及沉降不均勻等很多問題。因此，相關部門和設計人員要充分認識污水處理水池在結構上的特殊性，既要保證其結構強度，還要在抗滲防漏等方面不斷完善設計方案，以提高水池在抗凍性、水密性以及耐腐蝕性等多方面的要求，從而延長水池的使用壽命。這就需要設計人員全面分析實際情況，因地制宜的積極應用各種先進技術手段，創新設計理念，才能設計出更好的結構方案，從而推動我國水資源的循環利用，為我國實現長期可持續性的發展貢獻力量。

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