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(yè)的進一步發(fā)展，水資源污染和浪費問題嚴峻，對此我國已經(jīng)頒布了相關法律法規(guī)、政策機制，加強制造業(yè)生產(chǎn)建設管理，控制水污染問題。一些城市已經(jīng)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(jù)實際治理情況不斷優(yōu)化廠內(nèi)布局，調(diào)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(fā)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(fā)展、產(chǎn)業(yè)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(fā)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(chǎn)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(jīng)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?jié)B漏設計、抗壓設計、防水設計等。對于建立在工業(yè)園基地的污水處理廠需要重點對工業(yè)生產(chǎn)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(fā)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?jié)B系數(shù)、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?jié)B系數(shù)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(chǎn)生內(nèi)部應力，導致水池表面出現(xiàn)裂痕，影響質(zhì)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(wěn)定性，對水池使用過程中出現(xiàn)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(zhì)有一定的腐蝕性和滲透性，會導致水池表面產(chǎn)生細紋，生成裂縫，最終影響水池結構內(nèi)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(chǎn)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(qū)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(diào)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(xiàn)了向上撓度，導致水池產(chǎn)生裂縫，出現(xiàn)變形，水池支撐柱出現(xiàn)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(chǎn)生的一種土壓力，還有水池內(nèi)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(nèi)水壓一般采用池內(nèi)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(nèi)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(jù)實際工程情況進行組合計算[2]。

（三）水池結構內(nèi)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(jù)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(diào)整整個水池受力狀態(tài)，確保水池受力均勻。大型污水處理水池壁是矩形，傳統(tǒng)的設計思路，以豎向單側板作為模型進行設計，根據(jù)實際邊界標準計算內(nèi)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(diào)度接線剛度和相鄰受力池壁內(nèi)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(nèi)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(shù)值模擬軟件建立模型進行分析。

（四）規(guī)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(huán)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(jù)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(zhì)條件、水池結構構建等對水池結構的強度和穩(wěn)定進行測驗。例如，鋼筋混凝土在超強度壓力下會出現(xiàn)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?？傊陨显O計要求可以規(guī)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(xiàn)需要了解水池結構設計要點，從而根據(jù)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(shù)進行計算，安全系數(shù)主要指水池蓋、水池壁附加安全系數(shù)，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(jù)著較大的部分，因此水池蓋的安全系數(shù)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(wěn)，因此水池壁負荷安全系數(shù)只需要孔指在0.9就可以。考慮到水池壁易出現(xiàn)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(wěn)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(fā)揮著重要的作用，水池結構涉及多方面細節(jié)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(fā)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(jù)設計標準和規(guī)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(wěn)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(shù)據(jù)進行審核，確保數(shù)據(jù)精準，才可以將其作為設計依據(jù)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(wěn)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(nèi)力計算、規(guī)范結構設計、水池結構的橫面設計等方面出發(fā)，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(chǎn)，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.