大型污水处理厂水池结构设计分析

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摘要：随着社会经济的不断发展和进步，我国的工业化和城市化建筑也在不断地发展，但是随着城市化建设的加快，城市人口的迅速增，,导致了城市的环境污染变得十分严，,其中城市产生的污染就是重要的来源之一，环境污染问题已经引起了我国各级政府以及社会各界的广泛关注，治理污水问题的重要措施以及法律法规也相继应运而，,建设污水处理厂是解决污水的重要途径，本文通过对污水处理厂水池结构的建设，对其设计的要点进行了一些分析。

关键词： 污水处理厂水池结构设计

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

随着我国城市化建设进程的加快，城市环境污染越发严重，而水污染则成为了环境污染最为困扰的问题。如何合理处理污水，对水资源进行合理开发及可持续利用，已经成为各级政府广泛关注的重要议题。近年来我国建设了不少大型污水处理厂，但是由于对污水污染源的认识不足，其水池结构常常达不到使用要求，每年必须投入大量的维护大修费用，不仅造成了浪费更使污水处理厂不能满负荷运转，造成了资源浪费。本文结合某新建大型污水处理厂水池结构的设计，对防腐、抗渗、抗裂等关键技术进行重点分析。

一、污水处理厂水池结构设计特点

新建污水处理厂必须达到安全适用、质量可靠、技术先进、经济合理的优化要求，而对于设计人员来说，如何对其核心结构构筑物污水池进行优化设计，是设计人员最重要的任务。污水池结构设计除了要做一般水池需要的荷载组合计算、强度计算、抗裂度计算、裂缝宽度演算等水池结构计算外，还需要考虑其污染源的特殊要求，增加防腐设计、抗渗设计、抗压设计、防水设计等要素。特别是针对工业园区的污水处理，由于其带有重金属污染的特性，在防水和防渗性能要求上则更为严格，如何避免污水池污水渗漏引发地下水二次污染，延长水池使用寿命，已经成为最新的独立课题。

二、污水处理厂水池结构设计存在问题

1.防渗透要求偏低，抗渗系数严重不足，使用年限达不到设计要求。

污水处理厂中的水池结构一般为钢筋混凝土结构，但是很多设计师在结构设计中片面的强调混凝土结构的抗压强度，但是却忽略了抗渗系数的应用，在实际使用过程中，由于污水池常年近满水位运行，加上温度和湿度差异造成的内部应力，表面产生了龟裂，影响使用。

2.缺少应对污水池表面材料的施工工艺设计。

在过去的水池结构设计中，只考虑结构设计的稳定性和稳固性，减少不均匀沉降带来的裂缝等情形，但是在实际应用中，由于污水腐蚀及渗透等因素造成表面细裂缝生成，进而腐蚀结构内部，在设计时缺少对于水池表面涂刷材料的施工工艺设计及二级结构防腐措施。

三、污水处理厂水池结构的设计要点

1.水池结构的设计要符合相关的规定。水池的各种结构的类别以及形式的数尺都要进行相应的强度检验测算。按照工程的地质条件、荷载条件以及水文地质条件来决定验算结构的稳定性。

2.应结合当地地质条件进行结构设计和校核验算，以满足国家规范要求。

①结构强度的演算：无论是哪种结构类别和结构形式的水池都必须进行结构强度的演算。设计师在进行结构计算之前，必须参考相应的工程地质勘察资料和当地水文地质报告，针对项目本身的荷载条件进行强度演算及校核验算。特别是对于处于不同岩层结构上的水池，更需要对起地基基础及结构稳定性进一步验算，避免由于地质问题带来的结构问题，造成重复建设及维修困难。

②抗裂度或裂缝宽度的验算：如果是采用钢筋混凝土的污水池，需要进行抗裂度或裂缝宽度的验算。如果荷载作用下，构件截面为轴心受拉或小偏心受拉的受力状态时，要进行抗裂度的验算。而荷载作用下构件截面为受弯、大偏心受压或大偏心受拉的受力状态时，则应进行裂缝宽度的验算。

③抗裂度验算：如果是采用预应力结构的混凝土污水池还应进行抗裂度验算。

3.荷载和荷载的组合。水池结构的荷载主要包含水压、土压力、地下水压力以及湿度和温度荷载；荷载组合包括水压加自重、水压加自重加冬季温差、水压加自重加湿差以及土压加自重。

4.截面设计的关键点。设计强度的安全系数。其主要包括水池顶盖设计强度的附加安全系数、池壁设计强度的附加安全系数以及底板设计强度的安全系数；水池截面产生的裂缝；配筋的构造；经济配筋率。

5.污水池裂缝产生原因及结构对策

根据对已建成污水处理厂水池的调研，产生的水池裂缝一般为竖向裂缝。这些裂缝有两类:一类是贯穿性裂缝，主要由污水池构造主体的混凝土收缩，自身材料应力引起；一类是表面龟裂，主要出现于池壁外侧，而后逐步扩张延展至整个界面。而且基本上所有的外挑现浇走道板都产生裂缝，因此在结构设计时，必须考虑以下结构对策：①预制的装配式走道板和现浇走道板必须设置伸缩缝，一般设置考虑为每隔3m～4m设置一道。②对于无顶盖的矩形水池，要在水池顶部每个侧边设置2根以上的水平钢筋，以防止顶部开裂造成的结构破坏。③对于矩形水池水平方向的最小构造配筋率每侧不应小于0.15%。④对于圆形水池，外侧的最小构造配筋率不宜小于0.35%， 内侧不宜小于0.15%。⑤对于半埋式水池池壁，全截面总配筋率不宜小于0.3%。⑥无顶盖水池上层最小构造配筋率不宜小于0.15%，下层配筋率及有顶盖的水池底板配筋率不小于0.1%。总体而言，任一界面的最大配筋率可以达到1%左右。

6.污水池结构表面材料防腐涂刷施工工艺设计

由于污水的严重污染性，其一旦渗漏会给地下水造成二次污染，甚至是重金属污染蔓延。因此污水池的表面防腐及结构的二级防腐防渗措施，应考虑为结构设计的一部分延展应用，必须列入施工工艺的特别说明中，用以指导施工。①采用现浇混凝土施工工艺，按照施工深度进行分节浇筑，浇筑完毕后及时养护，禁止震动；②在半埋式污水池结构设计时，必须进行底层防腐、防潮和防渗处理，一般而言要做到三层防潮处理措施；③浇筑完毕后，在水池内壁表面进行防水层施工，一般使用环保纳米材料进行多次涂刷；④地面水池的外层，应采用喷涂沥青防水层进行防水，先涂冷底子油，然后涂刷两道沥青防水材料。

四、结束语

污水处理厂的水池由于其特殊性，除必须满足结构强度外，还应保证其防水抗渗以及在长期使用下应具备的水密性，耐腐蚀性，抗冻性等耐久性能。设计师中应全面考虑各种条件，分析各种因素，因地制宜，采取不同防腐抗渗措施和方案，扬长避短，做出满足大型污水厂水池结构需要的最优设计方案。

参考文献

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[2] 孙毓蕾.污水处理厂中水池结构设计要点的分析[D].中国新技术新产品，2012年05期

[3] 宋殿科.水池结构设计的技术经济合理性[J].科技情报开发与经济,1999年02期.