污水处理厂水池结构设计

污水处理厂水池结构设计探讨

【摘要】我国经过长期发展经济建设取得了很大成就，却由于粗放型的发展方式使得环境不断恶化。近年来党和国家提出建设“两型社会”，表现出对环境保护的高度重视。具体到水文方面，国家出台了一系列法律法规引导水资源的可持续发展。由此，正在建设及规划建设的大型污水处理厂也越来越多。作为污水处理厂最为重要的结构设施，水池的结构设计往往对污水处理效果和设备使用年限有着巨大的影响，本文的主要目的是就污水池结构设计的关键技术措施及方法进行分析，以探讨如何保证水池结构设计的安全、合理。

【关键词】大型污水处理厂；水池结构；设计

经济发展至今，我国城市化建设速度空前，与此同时，城市之中的环境污染也愈发严重，而水污染则是众多形式的环境污染中较为困扰公众及城市管理者的一种。如何对污水进行合理的处理，怎样合理开发水资源及如何达到水资源的可持续利用，已经引起了各级政府的广泛关注，从而成为了一项重要议题。事实上全国各地近些年来投建了不少大型污水处理厂，但这些污水处理厂的水池结构常常达不到使用要求，每年不必要的消耗政府大批财政拨款用于维护，不仅造成了金钱上的浪费更使污水处理厂无法满负荷运转，造成了更为宝贵的资源的浪费，究其原因，其中之一是有关厂方对污水污染源的认识不足。本文将以某新建大型污水处理厂的水池结构的设计作为案例，对污水池的防腐、抗渗、抗裂等关键技术进行有

偏重的分析。

一、污水处理厂水池结构设计特点

新建污水处理厂的要求应该包括安全适用、质量可靠、技术先进、经济合理等几个方面，污水池作为其核心结构构筑物，对设计人员来说最重要的任务无疑是对其进行优化设计。污水池结构设计不同于一般水池，除了要进行一般水池需要的裂缝宽度验算、抗裂度计算、强度计算、荷载组合计算等水池结构计算外，还要求将其污染源纳入特别考虑事项，根据具体情况增加诸如防腐设计、抗渗设计、抗压设计、防水设计等要素。尤其是对于带有重金属污染特性的工业园区的污水处理，在防水和防渗性能要求上更为严格，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，已经成为一项最新的独立课题。

二、污水处理厂水池结构设计存在问题

1、防渗标准要求不高，抗渗系数严重不足，使用年限达不到设计要求。

以钢筋混凝土为主要材料的污水处理厂水池结构，导致很多设计师在结构设计中对混凝土结构的抗压强度片面强调，往往忽略了抗渗问题，而且在实际使用过程中，污水池使用不当，常年接近满水位运行，加之温度和湿度有所差异从而造成内部应力，使其表面产生了严重影响使用的龟裂。

2、应对污水池表面材料的施工工艺设计短缺。

稳定性及稳固性往往是过去水池结构设计考虑的唯一因素，无

疑，这种考虑可以对不均匀沉降带来的裂缝等情形起到预防作用。然而这种考虑在实际应用中还远远不够，实际上水池表面常出现细裂缝，进而腐蚀结构内部，这些都是由于污水腐蚀及渗透等因素造成的，这表明水池表面涂刷材料的施工工艺设计及二级结构防腐措施未被设计方充分加以考虑。

三、污水处理厂水池结构设计要点

为了有效预防池体裂缝的发生所引起的池体强度的降低，在正常的载荷作用之前，第一要对水池构筑物混凝土预加压力，产生人为的应力状态，由此它所产生的预压应力抵消了由载荷所引起的大部分或全部拉应力，使池体在使用时拉应力显著减少或不出现拉应力。

1、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结构强度的验算：结构强度的验算对任何结构类别和结构形式的水池都是必须进行。设计师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验算及校核验算之后方能进行下一步结构设计。对于处于不同岩层结构上的水池更要特别注意，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：抗裂度或裂缝宽度的验算对于采用钢筋混凝土的污水池是十分必要的，而且往往也是控制构件截面尺寸及配筋的决定性因素。抗裂度验算应用于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。裂缝宽度的验算应用于在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。

③抗裂度验算：如果是采用预应力结构的混凝土污水池也应进行抗裂度验算。

2、综合考虑荷载及各项荷载组合，不缺不漏，以达到安全要求。

各项污水池荷载要素进行综合考虑形成荷载组合，而在进行结构设计时，荷载组合一般会成对出现或者组合出现，因此要进行细项分析，才能确认最终的荷载结构。

①基本组合：水压+自重。这是水池结构设计的最基本组合，也是最粗放的设计模式。无论是哪种水池结构都必须达到这一要求。对于一些小型的二次污水处理池及净水池，由于其侧面土压和温度湿度荷载忽略不计，也可以单纯以这一模式进行结构设计。

②南方组合：水压+自重+冬季温差。这种荷载组合综合考虑了温差、湿差和水压的共同作用，特别是在北方冬天，这种设计组合往往起控制作用。

③应性组合：水压+自重+湿差。这种荷载组合，充分考虑了温差、湿差和水压的共同作用。但是这种荷载考虑在晨暮温差较大的地区，则容易造成水池表面结构龟裂。

④埋土组合：土压+自重。这种组合考虑是基于地下式或者半地下式污水池结构设计，这时污水池外有覆土，而且池壁底部低于地下水位时还有地下水压力。由于目前考虑污水厂水池建设的土方回填等应用，一般设计以这种半地下式水池为最优化设计。而这种水

池结构组合荷载考虑模式也是最为常见，应用性最强的。这种荷载组合情况没有考虑水池自身的水重，属于水池放空或者闲置状态的荷载。

鉴于当地实际情况及荷载组合情况可知，污水池应采用上述这四种组合中最不利的情况求得内力进行结构计算。