污水厂构筑物水池结构改造的优化设计分析

污水厂构筑物水池结构改造的优化设计分析

费滢达

深圳市利源水务设计咨询有限公司 518031

摘要：随着我国经济的发展和社会的进步，在基础设施建设方面也实现了巨大的发展，特别是在污水厂构造物的处理环节有了巨大进步，随着环保治理工作持续不断的深入推进，市政污水厂也进一步增加，在规模和质量方面都有了很大的改善，在污水厂的各项设施建设过程中，构筑物水池结构改造的优化设计在整体工作中有着至关重要的作用，是其重要组成部分，它与污水厂的生产效果和效率有着至关重要的直接联系。本文着重针对污水厂构筑物水池结构改造的优化设计内容进行简要分析，最终达到了良好的优化效果。

关键词：大型；污水处理；水池结构；设计；

我国几乎每一个城市都有自身的污水厂，污水厂的建设在城市污水处理过程中有着至关重要的作用，可以在很大程度上有效解决水资源缺乏难题。污水厂构筑物水池结构，在设计方面对于污水处理的科学性、合理性有着很大程度的影响，因此，在针对市政污水进行处理的过程中，要针对水池结构改造进行切实有效的优化设计，针对污水和污染源有更清楚明确的认识，从根本上有效保证污水经过相对应的处理之后，能够充分的实现二次循环利用，进而实现水资源的合理开发以及可持续利用。

1污水处理厂的水池结构设计主要问题

1.1水池的防渗系数不足

污水处理厂水池的防渗防漏性能对污水处理效果有重要影响。然而，在水池的结构设计中，一些设计人员更注重水池的混凝土强度，而往往忽视了防渗设计。相关防渗技术和措施应用不到位，渗漏问题将严重影响处理效果。一般来说，污水处理厂水箱的基础建筑材料是钢筋混凝土，其强度要求很容易满足。但是，由于污水可能含有各种化学物质，具有一定的腐蚀性，泄漏会造成不良影响。如果不能选用符合规范要求的抗渗等级的混凝土，可能会影响污水处理池的正常运行。

1.2忽视了水池表面材料的设计

由于工作环境的特殊性，污水处理厂水池的表面结构和性能均高于一般水池。由于污水中可能含有许多腐蚀性或粘性物质，使用劣质表面材料很难满足耐腐蚀性的要求。如果不合理使用土层材料，水池内壁会受到腐蚀和损坏，影响水池的使用寿命。同时，表面材料不能降低粘性物质与油之间的粘附力，这将使水池中的污垢难以得到有效处理。

1.3水池裂缝问题

在污水处理过程中，由于处理工艺要求较高，水池的平面尺寸和竖向尺寸往往较大，因此修建水池时池壁和底板一般较厚。然而，由于厚度的增加，大体积混凝土在施工过程中往往会产生效应。在混凝土凝固过程中，会产生大量的水化热。由于温度的不同以及不同等级混凝土的相互影响，在温度不均匀的部位容易产生变形甚至裂缝。在混凝土配筋设计中，如果没有充分考虑水池的形状，荷载组合设置不合理，可能会对水池的结构设计产生不利影响。此外，如果预埋件的位置不能合理设计，将阻碍混凝土振捣的顺利进行，并可能在预埋件与混凝土之间形成缝隙和裂缝。

2 污水厂构筑物水池结构改造的优化设计

2.1 合理进行水池的载荷和载荷组合的选择和设计

（1）水池结构的荷载

荷载主要土对池壁造成的压力、地下水对水池结构的压力以及池内水压，以及相关的温度和湿度等因素所形成的荷载。影响土的压力的因素来自于多方面，其中，土质与土压力的关系比较密切。因此，在设计时可以利用郎肯理论来计算土压。而在计算水压时应根据满水状态来加以计算。另外，水池结构的底板还会受到来自于地下水的压力，所以，在设计时要准确计算地下水压，以防止底板受到地下水压的破坏。湿度和温度等要素具有较强的可变化性，在不同的环境下，温度和湿度都会发生相应的变化，这种变化会造成结构物体出现体积上的改变，并由此产生相应的应力作用。

（2）荷载组合

主要的载荷组合有自重与水压组合、自重与土压组合以及自重与水压和温湿差的组合。设计水池结构时，最基础的组合方式是自重与土压或者水压的组合，如果采用自重与水压和温湿差的组合则会产生一定的问题。

2.2 在设计中应准确计算水池结构

在设计污水处理的水池结构时，可采用小型或大型结构，也可采用有盖或敞口等多种不同的结构形式。在设计中，需要根据不同的结构类型采用不同的模型进行计算。如果在设计中采用敞口式的水池结构，则需要在计算中将其假设为三面支撑结构。如果设计有走道板，则应将其视为横向深梁。为了提高设计计算的合理性，还应根据固定铰链的原始支撑对开放式结构进行分析计算。此外，如果在设计中采用覆盖结构或水池跨度为6m内的结构，则在底板计算中应根据地基反力的直接分布进行计算。设计中采用大型水池结构时，底板计算时采用单元型钢进行相关分析计算。

2.3 在设计方案中要加强对上浮问题的解决

设计水池结构时比较容易出现误差并造成水池出现上浮情况。比如，在设计时仅注重了水池在整体上的稳定性，而缺少对局部进行抗浮性的相关试验和计算，上浮问题就有可能会发生。不仅如此，设计中的其他如计算误差，或对基础的处理出现失误以及设计中所采用的抗浮措施错误都有可能产生上浮问题。因此，要充分了解产生上浮问题的原因，才能有针对性的采取措施来防止上浮事故的发生。

3水池结构改造措施及注意事项

3.1优化钢筋的配置。

相同配筋率下，选用较细、较密的配筋方式，可使混凝土内部应力分布更为均匀，提高构件的抗拉强度，从而节省工程造价，但间距也不得小于100mm，以免影响混凝土浇筑质量。

3.2裂缝控制。

混凝土结构由于温度、湿度的变化会发生伸缩，当受到周边约束，难以自由伸缩时，就会出现次生内力。因混凝土结构抗压能力强，抗拉能力弱，故预防裂缝应以防止混凝土受拉为主。除按常规措施设置变形缝和后浇带外，也可在混凝土中掺加膨胀剂配制补偿收缩混凝土以减少受拉可能，增强混凝土抗裂性能。浇筑大体积、大面积混凝土时，可进一步设置膨胀加强带，以膨胀加强带替代后浇带，简化施工工艺，缩短工期。膨胀加强带按其浇筑时间可分为连续式、间歇式和后浇式，释放早期变形的能力依次加强。

膨胀剂性能参数主要按《混凝土加外加剂应用技术规范》，掺量根据膨胀剂厂家使用说明书和现场试验结果确定。选用的膨胀剂必须符合《混凝土外加剂应用技术规范》及建材行业标准《混凝土膨胀剂》的要求，严禁使用对人体产生危害、对环境产生污染的膨胀剂。

对钢筋混凝土结构的裂缝控制有抗、放两种措施，设变形缝、后浇带等属于放，设膨胀加强带、防裂钢筋等属于抗，而同时采用补偿收缩混凝土、膨胀加强带、防裂钢筋、后浇带和伸缩缝则属于放、抗结合。工程师可根据过往经验、单体特点和现场情况灵活选择，一般对地上结构或较厚构件，应以放为主，对于地下结构或较薄的构件，应以抗为主。

3.3盖板。

金属材质盖板宜采用热镀锌或不锈钢材质，若采用热镀锌材质，需注意要在钢格栅盖板包边工作完成后进行热浸镀锌。盖板一般要求活荷载承载力在无设备区不小于3kN/m2，有设备区按设备实际荷载，挠度不大于跨度/200且不大于10mm，据此按厂家手册选用相应规格的盖板。

3.4铁件防腐。

因污水处理厂湿气重、腐蚀性强，外露铁件需进行防腐处理。一般可采用环氧富锌底涂料二道（干膜厚度70μm），环氧云铁中间涂料一道（干膜厚度60μm），聚氨酯面涂料二道（干膜厚度70μm）处理，定期重新涂抹。

4结束语

总而言之，水污染问题已经深深地影响了人们的生活。污水处理厂作为水环境治理的执行主体之一，在处理污水、缓解水资源短缺方面发挥着重要作用。污水处理厂大型水池的精细设计水平决定了其使用寿命和污水处理效果。设计人员应充分重视大型水池的设计，充分考虑水池各方面的性能要求，制定完善的设计方案，计算模型应准确合理，确保设计满足工艺要求；使水箱在使用寿命期内充分发挥其作用，保证污水处理厂的正常运行。

参考文献：

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[2]杨海燕，王景涛.预应力技术在市政污水厂水池结构设计中应用[J].山东工业技术，2017（14）

[3]闫希斌. 污水处理厂建设中关于水池结构设计的探讨[J].中国新技术新产品，2017.8（20）：