污水处理厂大型水池结构设计探讨

李永亮

摘要：随着我国制造业的进一步发展，水资源污染和浪费问题严峻，对此我国已经颁布了相关法律法规、政策机制，加强制造业生产建设管理，控制水污染问题。一些城市已经开展了一系列水资源综合治理项目，建设了污水处理厂，并根据实际治理情况不断优化厂内布局，调整治理结构。水池结构是污水处理厂的重要组成部分，为了有效发挥大型水池的作用，需要加强大型水池结构设计，以此提高水池工作效率。

关键词：污水处理厂;大型水池;结构设计

引言：

为了有效解决城市发展、产业建设过程中的各种水资源污染问题，我国加强了污水处理的投资和支持力度，通过科学处理污水，从而对水资源进行科学开发和重复利用。但是在实际污水处理中还存在很多问题，人们对污水污染源认识不清，水池结构不符合要求，污水治理成本高，污水处理厂负荷运转，对污水处理厂高效运行产生了一定的阻碍。对此需要相关部门加强污水处理厂大型水池结构设计，以此妥善解决问题。

一、污水处理厂大型水池结构设计概述

污水处理厂在建设时需要遵循一定安全、适用、可靠、经济、技术原则，因此设计人员需要注重大型水池结构设计，将其作为污水处理厂的核心结构进行设计。污水池结构设计包括负荷力计算、强度计算、抗裂强度计算、裂缝宽度等计算，此外，设计人员还需要把握污染源情况，进行防腐设计、抗渗漏设计、抗压设计、防水设计等。对于建立在工业园基地的污水处理厂需要重点对工业生产中的重金属水污染问题进行重点设计，以此提高水池结构的防水和防渗漏性能，避免重金属污染渗漏到地下，引发二次污染，影响水池使用年限。[1]

二、污水处理厂大型水池结构设计问题

（一）防渗漏、抗渗系数、使用年限低

污水处理厂大型水池结构一般由钢筋混凝土结构构造而成，一般设计人员在设计时只考虑混凝土结构的抗压强度，对防渗漏、抗渗系数不够重视，缺乏整体设计，导致水池在使用过程中，因此超负荷运行，容易因为湿度和温度差产生内部应力，导致水池表面出现裂痕，影响质量和使用年限。

（二）水池表面材料工艺设计不足

早期人们在设计水池结构时，只考虑结构的强度和稳定性，对水池使用过程中出现的各种不均匀沉降导致的裂缝问题不重视，导致水池受损严重。污水中的各种污染物质有一定的腐蚀性和渗透性，会导致水池表面产生细纹，生成裂缝，最终影响水池结构内部构造，这种问题主要是因为水池结构设计时，缺乏对水池表面涂刷材料的施工工艺的设计，水池表明因为缺乏保护层容易产生二次腐蚀。

三、污水处理厂大型水池结构设计要点

（一）重视水池结构局部抗浮设计问题

一般的污水处理厂中存在很多的地埋式的水池，对于地下水位高的区域，设计人员就需要考虑水池结构的整体抗浮能力，但是在实际中，设计人员往往都会忽略调水池局部抗浮能力。导致大型水池支撑柱和水池底板在水浮力作用下出现了向上挠度，导致水池产生裂缝，出现变形，水池支撑柱出现弯曲、剪切，因此设计人员需要注重水池结构局部抗浮问题，可以通过设置锚杆、打桩等方式来改善局部抗浮问题。

（二）水池荷载和荷载组合

水池结构荷载力主要是水池外侧土体对池壁产生的一种土压力，还有水池内的污水在外侧土体压力、地下水压力、温度和湿度作用。对于外侧土体压力一般采用朗普主动土压力计算方法进行计算，池内水压一般采用池内最高水位计算，这种方法有一定的计算误差。为了避免后期实际水位超过计算水位，保证水池正常运行，需要设计人员从水池内侧水位进行满水计算。大型水池荷载力受到外界影响因素大，需要通过计算解决，一般在结构设计时，采用的荷载组合方式是自重-水土压力组合方式。如果水池一侧有水，一侧无水就需要根据实际工程情况进行组合计算[2]。

（三）水池结构内力计算

污水处理厂水池按照工艺形式主要分为敞口和有盖形式，因此在设计时需要根据不同的结构类型确定边界标准和计算模型，以此进行设计。一般大型水池结构采用有盖结构形式，但是这种方式会增加一定的设计难度，因此可以将走道板作为水池壁的不动铰支撑架，从而调整整个水池受力状态，确保水池受力均匀。大型污水处理水池壁是矩形，传统的设计思路，以竖向单侧板作为模型进行设计，根据实际边界标准计算内力。如果是双向板，荷载方向会变化，增加计算难度，因此在双向板设计中可以通过差表计算，调度接线刚度和相邻受力池壁内力，最终得出计算结果。水池的底板一般需要和池壁筒进行连接，并计算池壁传递内力，对于大型水池一般需要采用单元截条法进行设计，对于较为复杂的大型水池可以采用理正数值模拟软件建立模型进行分析。

（四）规范结构设计

污水处理厂大型水池结构一般用来蓄积大量的污水的，由于水池承载力对环境的破坏性，需要对污水进行二次净化处理，因此设计人员需要严格根据相关要求和标准对水池的负载力、强度、可靠性进行设计。设计人员在设计前还需要对实际工程情况、地质条件、水池结构构建等对水池结构的强度和稳定进行测验。例如，钢筋混凝土在超强度压力下会出现裂缝，因此在大型水池钢筋混凝土结构设计时，需要对水池结构的抗裂性进行计算。总之，以上设计要求可以规范水池结构设计，因此需要设计人员加强重视。

（五）水池结构的横面设计

在大型水池结构设计时，实现需要了解水池结构设计要点，从而根据结构设计要点依次进行。例如，在水池结合横面设计中先需要对横面强度和安全系数进行计算，安全系数主要指水池盖、水池壁附加安全系数，因为水池盖主要承担活载、自重、覆土重等负荷，这些负荷在整个水池结构承载中占据着较大的部分，因此水池盖的安全系数有着严格的要求和标准。水池壁主要承受的是水、土的压力，土变化性大，水的负荷较为平稳，因此水池壁负荷安全系数只需要孔指在0.9就可以。考虑到水池壁易出现裂缝，蔓延整個水池结构横面问题，需要设计人员进行重点控制。对于无顶敞口的水池，设计人员可以通过加强钢筋、墙梁、肋梁的方法对顶部位置进行固定，从而保证水池的整体稳定性[3]。

（六）因地制宜，加强结构校核

污水处理厂大型水池结构设计在整个污水处理厂建设中发挥着重要的作用，水池结构涉及多方面细节工作，尤其是计算和核对，需要严格遵循相关技术标准进行，避免失误问题发生，因此设计人员在进行水池结构设计时需要从全方面考虑问题。严格根据设计标准和规范程序进行，因地制宜的采取针对性措施解决水池结构不稳的问题，比如，在水池结构强度计算时，计算人员先需要对不同结构类型的水池进行分析，细心计算水池结构强度。另外，在工程开始前，设计人员还需要对结构相关数据进行审核，确保数据精准，才可以将其作为设计依据进行设计，最终保证水池结构强度、安全性符合实际需求。

（七）水池结构防腐工艺设计

对于上述水池结构表层腐蚀、裂痕问题需要重点解决，设计人员可以在水池表面涂抹沥青、纳米材料等提高水池表面的防腐能力，以此降低污水对水池的损坏，最终控制污水的侵蚀能力。

四、结束语

总之，污水处理厂大型水池结构设计的好坏直接影响着水池蓄水运行的稳定性，考虑到污水处理厂的正常运行，需要设计人员从局部抗浮设计、水池荷载和荷载组合、水池结构内力计算、规范结构设计、水池结构的横面设计等方面出发，以此把握设计要点。

参考文献：

[1]赵帆. 污水处理厂大型水池结构设计探讨[J]. 住宅与房地产，2019，528（06）：290.

[2]杨远鹏. 大型污水处理厂水池结构设计探讨[J]. 城市建筑，2020，v.17;No.367（26）：82-83.

[3]白快，张科，涂帆. 大型污水处理厂水池结构设计的探究[J]. 居舍，2020（01）：93-93.