污水處理廠大型水池結構設計探討

李永亮

摘要：隨著我國制造業的進一步發展，水資源污染和浪費問題嚴峻，對此我國已經頒布了相關法律法規、政策機制，加強制造業生產建設管理，控制水污染問題。一些城市已經開展了一系列水資源綜合治理項目，建設了污水處理廠，并根據實際治理情況不斷優化廠內布局，調整治理結構。水池結構是污水處理廠的重要組成部分，為了有效發揮大型水池的作用，需要加強大型水池結構設計，以此提高水池工作效率。

關鍵詞：污水處理廠;大型水池;結構設計

引言：

為了有效解決城市發展、產業建設過程中的各種水資源污染問題，我國加強了污水處理的投資和支持力度，通過科學處理污水，從而對水資源進行科學開發和重復利用。但是在實際污水處理中還存在很多問題，人們對污水污染源認識不清，水池結構不符合要求，污水治理成本高，污水處理廠負荷運轉，對污水處理廠高效運行產生了一定的阻礙。對此需要相關部門加強污水處理廠大型水池結構設計，以此妥善解決問題。

一、污水處理廠大型水池結構設計概述

污水處理廠在建設時需要遵循一定安全、適用、可靠、經濟、技術原則，因此設計人員需要注重大型水池結構設計，將其作為污水處理廠的核心結構進行設計。污水池結構設計包括負荷力計算、強度計算、抗裂強度計算、裂縫寬度等計算，此外，設計人員還需要把握污染源情況，進行防腐設計、抗滲漏設計、抗壓設計、防水設計等。對于建立在工業園基地的污水處理廠需要重點對工業生產中的重金屬水污染問題進行重點設計，以此提高水池結構的防水和防滲漏性能，避免重金屬污染滲漏到地下，引發二次污染，影響水池使用年限。[1]

二、污水處理廠大型水池結構設計問題

（一）防滲漏、抗滲系數、使用年限低

污水處理廠大型水池結構一般由鋼筋混凝土結構構造而成，一般設計人員在設計時只考慮混凝土結構的抗壓強度，對防滲漏、抗滲系數不夠重視，缺乏整體設計，導致水池在使用過程中，因此超負荷運行，容易因為濕度和溫度差產生內部應力，導致水池表面出現裂痕，影響質量和使用年限。

（二）水池表面材料工藝設計不足

早期人們在設計水池結構時，只考慮結構的強度和穩定性，對水池使用過程中出現的各種不均勻沉降導致的裂縫問題不重視，導致水池受損嚴重。污水中的各種污染物質有一定的腐蝕性和滲透性，會導致水池表面產生細紋，生成裂縫，最終影響水池結構內部構造，這種問題主要是因為水池結構設計時，缺乏對水池表面涂刷材料的施工工藝的設計，水池表明因為缺乏保護層容易產生二次腐蝕。

三、污水處理廠大型水池結構設計要點

（一）重視水池結構局部抗浮設計問題

一般的污水處理廠中存在很多的地埋式的水池，對于地下水位高的區域，設計人員就需要考慮水池結構的整體抗浮能力，但是在實際中，設計人員往往都會忽略調水池局部抗浮能力。導致大型水池支撐柱和水池底板在水浮力作用下出現了向上撓度，導致水池產生裂縫，出現變形，水池支撐柱出現彎曲、剪切，因此設計人員需要注重水池結構局部抗浮問題，可以通過設置錨桿、打樁等方式來改善局部抗浮問題。

（二）水池荷載和荷載組合

水池結構荷載力主要是水池外側土體對池壁產生的一種土壓力，還有水池內的污水在外側土體壓力、地下水壓力、溫度和濕度作用。對于外側土體壓力一般采用朗普主動土壓力計算方法進行計算，池內水壓一般采用池內最高水位計算，這種方法有一定的計算誤差。為了避免后期實際水位超過計算水位，保證水池正常運行，需要設計人員從水池內側水位進行滿水計算。大型水池荷載力受到外界影響因素大，需要通過計算解決，一般在結構設計時，采用的荷載組合方式是自重-水土壓力組合方式。如果水池一側有水，一側無水就需要根據實際工程情況進行組合計算[2]。

（三）水池結構內力計算

污水處理廠水池按照工藝形式主要分為敞口和有蓋形式，因此在設計時需要根據不同的結構類型確定邊界標準和計算模型，以此進行設計。一般大型水池結構采用有蓋結構形式，但是這種方式會增加一定的設計難度，因此可以將走道板作為水池壁的不動鉸支撐架，從而調整整個水池受力狀態，確保水池受力均勻。大型污水處理水池壁是矩形，傳統的設計思路，以豎向單側板作為模型進行設計，根據實際邊界標準計算內力。如果是雙向板，荷載方向會變化，增加計算難度，因此在雙向板設計中可以通過差表計算，調度接線剛度和相鄰受力池壁內力，最終得出計算結果。水池的底板一般需要和池壁筒進行連接，并計算池壁傳遞內力，對于大型水池一般需要采用單元截條法進行設計，對于較為復雜的大型水池可以采用理正數值模擬軟件建立模型進行分析。

（四）規范結構設計

污水處理廠大型水池結構一般用來蓄積大量的污水的，由于水池承載力對環境的破壞性，需要對污水進行二次凈化處理，因此設計人員需要嚴格根據相關要求和標準對水池的負載力、強度、可靠性進行設計。設計人員在設計前還需要對實際工程情況、地質條件、水池結構構建等對水池結構的強度和穩定進行測驗。例如，鋼筋混凝土在超強度壓力下會出現裂縫，因此在大型水池鋼筋混凝土結構設計時，需要對水池結構的抗裂性進行計算。總之，以上設計要求可以規范水池結構設計，因此需要設計人員加強重視。

（五）水池結構的橫面設計

在大型水池結構設計時，實現需要了解水池結構設計要點，從而根據結構設計要點依次進行。例如，在水池結合橫面設計中先需要對橫面強度和安全系數進行計算，安全系數主要指水池蓋、水池壁附加安全系數，因為水池蓋主要承擔活載、自重、覆土重等負荷，這些負荷在整個水池結構承載中占據著較大的部分，因此水池蓋的安全系數有著嚴格的要求和標準。水池壁主要承受的是水、土的壓力，土變化性大，水的負荷較為平穩，因此水池壁負荷安全系數只需要孔指在0.9就可以。考慮到水池壁易出現裂縫，蔓延整個水池結構橫面問題，需要設計人員進行重點控制。對于無頂敞口的水池，設計人員可以通過加強鋼筋、墻梁、肋梁的方法對頂部位置進行固定，從而保證水池的整體穩定性[3]。

（六）因地制宜，加強結構校核

污水處理廠大型水池結構設計在整個污水處理廠建設中發揮著重要的作用，水池結構涉及多方面細節工作，尤其是計算和核對，需要嚴格遵循相關技術標準進行，避免失誤問題發生，因此設計人員在進行水池結構設計時需要從全方面考慮問題。嚴格根據設計標準和規范程序進行，因地制宜的采取針對性措施解決水池結構不穩的問題，比如，在水池結構強度計算時，計算人員先需要對不同結構類型的水池進行分析，細心計算水池結構強度。另外，在工程開始前，設計人員還需要對結構相關數據進行審核，確保數據精準，才可以將其作為設計依據進行設計，最終保證水池結構強度、安全性符合實際需求。

（七）水池結構防腐工藝設計

對于上述水池結構表層腐蝕、裂痕問題需要重點解決，設計人員可以在水池表面涂抹瀝青、納米材料等提高水池表面的防腐能力，以此降低污水對水池的損壞，最終控制污水的侵蝕能力。

四、結束語

總之，污水處理廠大型水池結構設計的好壞直接影響著水池蓄水運行的穩定性，考慮到污水處理廠的正常運行，需要設計人員從局部抗浮設計、水池荷載和荷載組合、水池結構內力計算、規范結構設計、水池結構的橫面設計等方面出發，以此把握設計要點。

參考文獻：

[1]趙帆. 污水處理廠大型水池結構設計探討[J]. 住宅與房地產，2019，528（06）：290.

[2]楊遠鵬. 大型污水處理廠水池結構設計探討[J]. 城市建筑，2020，v.17;No.367（26）：82-83.

[3]白快，張科，涂帆. 大型污水處理廠水池結構設計的探究[J]. 居舍，2020（01）：93-93.