大型污水处理厂水池结构设计探讨

2023-01-28

1、前言

当今时代, 随着人们绿色环保理念及环保治理观念的增强, 人们逐渐认识到环境污染给人们带来的不利影响。今年来, 国家及政府逐渐加大了生物氧化处理池的建设力度。通过对大型污水处理厂水池的结构设计进行重新的认识、构建, 增强了对蓄积污水的处理力度, 实现了水资源的循环、利用及水资源的可持续性利用。但污水处理厂水池的构建中仍存在着一些弊端, 需要我们去发现解决, 旨在实现变废为宝, 响应环保号召。

2、结构设计

2.1 规范化的结构设计

大型污水处理厂的水池是蓄积大量污水的场所, 简单来说就是污水蓄积池。由于水池承载的都是对环境有害的, 需要二次净化处理的废水, 因此在对水池的承载负荷、强度及稳定性的要求是十分严格的。要结合具体的工程、地质条件及构建的水池结构进行水池的强度及稳定性的检验。举例来说, 由于超长钢筋混凝土结构易出现裂缝, 因此在进行混凝土水池的结构设计时, 必须对水池的抗裂能力进行计算分析。在进行水池的构建时要严格按照设计规范进行。要依据实际情况, 与相关的规定相符。

2.2 水池结构截面设计中的要点

在进行大型污水处理厂污水处理池的结构设计时, 首先应深入了解结构设计的要点, 结构设计的重要关注点是水池结构的设计。在进行水池结构截面设计时首先要关注的是强度设计及安全系数的计算。而安全系数主要是指水池顶盖、水池池壁的附加安全系数。顶盖的附加安全系数以1.0最为适宜。因为在水池的整个组成构件中, 顶盖承受的是活载、自重、覆土重等负荷, 而在这些负荷承载中顶盖自重和覆土重占的比例较大, 而土的容重具有较大的变异性, 因此选择1.0的顶盖附加安全系数较为安全。而对于池壁来说, 其更多的承受的是水、土的压力, 相对于变异性较大的土, 水的容量负荷较为稳定, 因此采用与结构设计相符合的0.9的池壁附加安全系数就可满足水池的负荷承载。其次则是关注容易缩短水池使用寿命的水池裂缝问题。污水处理池产生的裂缝一般是竖向力缝。可具体分为贯穿性和表面性裂缝两种。当水池池壁的钢筋混凝土结构发生收缩时常会出现贯穿性裂缝, 通过及时补救能制止裂缝的进一步扩大。而水池表面裂缝处理不及时时常会蔓延至整个水池的截面, 产生严重的后果。通过对较多的大型污水处理厂的水池进行调查显示, 在部分敞口水池顶盖的水池池壁的顶端常会出现裂缝现象, 因此对于无顶敞口污水处理池来说, 利用池顶增设加强筋、暗梁和肋梁进行顶部四周的固定对保障水池的稳定性来说是必要的。

2.3 荷载及荷载组合

水池的截面结构设计除了要注意强度安全系数设计要点, 还应该考虑到水池荷载的问题, 由于水池承载的荷载种类较多, 因此设计过程中容易考虑不周全、容易犯错的一个环节。水池承载的负荷主要包括水压、土压、地下水压和温湿度荷载四个方面。水压指的是水池内水的压力, 也是水池承载的所有压力中比重最大的一部分。我们在进行水压计算时最容易犯的错误是按照满池进行计算, 而很多错误的操作都会造成满池现象的发生, 从而使得水压的计算值出现较大误差。而土压指的是水池周边的土层对池壁的侧压力, 但由于土容易受到湿度、密度等因素的影响, 因此具有较大的易变性, 土压力的测定存在较大的不确定性, 而郎肯理论对土的主动压力进行计算, 有着一定的安全性。地下水的压力也是在水池构建过程中不容忽视的压力。地下水的压力是垂直地面向上的, 对于水池的底面来说就是产生了一种向上的浮力, 长期的地下水压力会对水池地面产生破坏。而在水池底板的材料选择时, 选用无梁板能缓冲地下水压力的破坏。温湿度荷载是最常发生又最不易被把控的水池负荷。水池所在的环境决定了其必然受到外界各种环境变化的影响。而外界环境的改变必然影响水池结构组分的温湿度变化, 使得结构物的容量体积发生变化, 当物体的容量体积发生改变时应力也就随之产生。大型处理厂的污水处理池并不是单单受到上诉四种荷载的影响, 还受到各种组合荷载的影响, 其次最常见的组合负载是水压与自重的组合。此外还有水压、自重与温度差、湿度差;土压与自重等各种组合负载的影响。由于污水处理厂水池水质对钢筋混凝土的腐蚀影响, 增加一下防腐措施设计。

2.4 污水池防腐工艺设计

由于大部分污水都具有腐蚀性与污染性, 因此长期的水池蓄积会导致水池池壁的侵蚀进而产生池壁裂缝, 再加上水池抗渗性能差, 污水就会通过裂缝逐层渗入到地下水中, 严重污染地下水资源。因此进行有效的污水池表面的防腐能延缓污水对水池的破坏。通过在污水池表面涂刷沥青、纳米材料等防腐材料能有效减轻污水对污水池的侵蚀, 进而避免了地下水的污染。

3、结构设计过程中常见的问题

3.1 水池的防渗透性能过低

大型处理厂的污水处理水池是需要供长期利用的, 而水池中蓄积的污水一般都具有异性的腐蚀破坏性, 长期使用后不可避免的会导致水池壁面的裂缝、裂隙产生, 使得污水发生渗透。污水处理厂的水池结构主要是钢筋混凝土结构, 而这种结构受到外界温湿度变化时容易发生收缩, 产生应力, 所以容易产生裂缝。虽然这种现象时有发生, 但相关工作人员总是无意间忽略这种问题, 忽略水池的结构设计中除了要保障水池的强度、安全系数, 拥有一套充足的抗渗系数, 增强水池的抗渗性能也是水池设计构建所需要的。但由于设计工作人员对抗渗系数忽视, 使得裂缝变得更严重, 大大缩短了污水处理池的使用寿命。

3.2 污水池表面材料的施工工艺设计不足

传统的大型污水处理厂水池结构设计时更加注重的是水池的牢固性与稳定性, 将更多焦点放在了由于沉降不均匀而导致的池壁裂缝问题上, 而忽略其他因素导致的裂缝现象。然而在污水水池的实际工作中, 除了不均匀沉降导致裂缝产生, 污水的腐蚀性以及防渗透性能差在很大程度上上也是可以加快裂缝产生速度的。裂缝产生后污水会进入水池的内部结构而产生更严重的侵蚀破坏。但在污水池结构设计过程中, 并没有注重水池表面涂刷材料的施工工艺设计, 也没有指定有效的二级预防措施。

4、污水处理厂水池结构设计要点

4.1 因地制宜, 严谨结构设计与校核工作

污水池的结构设计尤其是大型污水处理厂水池结构设计中涉及的细节更多, 尤其是数据计算分析处理方面, 稍有不慎就可能酿成不可弥补的损失。因此在进行此类污水池的设计是要尽可能多的考虑问题, 做到因地制宜, 严格按照设计规范与流程进行。例如在进行结构强度的演算时, 对于所有结构类别与形式的水池, 都要对其结构强度进行一番详细的演算。且在进行结构计算前要对水池构建所在位置的土壤情况及温湿度情况都有一番详细的考究。若水池构建时采用的是钢筋混凝土, 还应该进行抗裂缝安全系数、抗渗系数的分析, 在此技术上计算出的结构数据更具有说服力度, 在施工前进行最后的数据校对审核工作, 确保数据无误后才能将其作为施工参考数据, 才能保障最后水池的强度、稳定性达到水池使用要求。