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摘要：在污水处理厂水池结构设计的过程中，想要全面的提高水池结构的设计水平，就需要对数污水处理池结构设计的特征进行研究，同时还需要对设计过程中存在的问题进行分析，从而采取有效的措施提高它的设计水平。因此本文结合实际详细论述，污水处理厂水池结构的设计要点，希望研究之后能够给该领域的工作者提供一些参考。
关键词：污水处理厂；水池结构；设计
0前言
中国的城市污染随着城镇化建设的迅速发展而不断严重，其中水污染日益成为困扰环境治理的一大难题，水资源的科学开发和循环利用以及正确处理污水在世界范围内被广泛关注，已成各国政府在处理环境污染方面的重大内容。我国在近些年已经建设了许多大型的污水处理厂，但在建设中没有正确系统的研究水污染的源头，以至于处理厂的水池结构不够合理，每年都需要进行工作量和成本高昂的维护修理，不仅造成了污水处理厂运行效率低下，还出现了治理成果不佳和资源利用浪费的后果。这篇论文以大型污水处理厂的水池结构设置为重点，围绕防腐、防渗透、抗裂等重要功能性质进行深入的研究。
一、污水处理池结构设计的固有特征
建设污水处理厂需要满足科技先进、质量过关、安全经济和实用性强等基本要求，在设计人员进行处理厂的核心结构污水池的相关设计时，如何更加高效、科学合理地对既定方案进行优化就成为了设计工作的重点和难点。一般来说，污水池的结构设计需要对荷载组合、抗裂程度、裂缝宽度和整体强度等要素进行水池结构的运算作业外，必须还要结合污水来源的性质，对防腐抗渗、抗压防水等方面的要求进行综合考虑。以工业园区带有重金属污染和污水处理为例，这种水池结构的设计就务必更加严格的保证污水池的防水防渗功能，避免由于污水池出现渗漏而对所在地区的地下水再次造成污染。
二、污水处理池结构设计已经发现的问题
1、对水池防渗不够重视，抗渗指数低，使用寿命极大缩短。
污水处理厂的水池一般采用钢筋混泥土材质的结构，许多设计者在结构材料的设计中只强调了抗压强度而忽视了对抗渗程度的设计。所设计的污水池在实际运行时常年水位较高且池内的温湿度在内部形成巨量应力，污水池的表面在多重因素的影响下极易出现龟裂，不仅抗渗能力下降，而且造成了污水池的使用年限降低的状况。
2、污水池表层材料的施工设计不足。
以往的污水池结构设计只关注结构的稳定性，降低了由于不均匀沉降而形成的裂缝。在目前的污水池使用中，污水的腐蚀性和极易渗透等特性会使得水池表面出现许多裂缝，还会进一步对水池内部结构造成损伤。现在新建的污水处理池就需要改变过去的设计思路，对污水池表面涂层的材质和防腐防渗设计更加重视，采取科学有效的措施进行污水池的二级结构防腐。
三、污水处理池结构的设计重点
为防止池体出现裂缝而减少水池结构强度的问题，可以在污水处理池正式投入运行之前，对钢筋混凝土材质的水池结构预先进行压力施加，在池体内部形成人为的应力，这样可以使得污水处理池日常使用时因荷载产生的部分或全部拉应力与预压应力相互抵消，就减轻了水池的使用应力，甚至还能够达到使额外应力消失的最佳状态。
1、结构设计和检验运算需与当地地质条件相结合
①结构强度方面：结构类型和种类不同的污水处理池都需要根据当地的地质水文条件进行结构强度上严谨的设计运算。设计者在验算作业之前，必须先勘察本地的地质资料，深入理解与之相关的水文报告，将所有关系到污水处理池荷载设计的信息充分考虑进水池结构强度的运算和校验中。岩层建设条件不同的污水处理池，其地基的基础和稳定性都不一样，运算数据务必和当地条件相匹配，才能防止出现因地质问题造成的建设矛盾和维修困难。
②抗裂性能或裂缝宽度方面：钢筋混凝土结构的污水处理池需要格外关注其抗裂性能和裂缝的出现宽度。抗裂性能和裂缝宽度的运算作业需根据荷载作用下不同的受力状态分别进行：前者运算需在结构的截面为轴心受拉或者小偏心受拉时进行；后者需在结构截面受弯、大偏心受压或受拉状态下进行。
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③抗裂度方面：预应力结构的钢筋混凝土水池在抗裂度方面务必确保运算作业科学精确。
2、全面分析荷载状态和不同的荷载组合。
①基本组合：水压和自重荷载是污水处理池设计结构最为基本的荷载组合，其设计的模式也更加粗放，所有水池的结构设计都需要符合这一荷载组合的相应要求。另外，规模较小的污水二次处理池或净水池可忽略它的侧面土压、温湿度所形成的荷载，在结构设计时可只按照这种基本组合进行。
②南方组合：南方组合在基本组合的荷载之外加上了冬季的温差，温度和湿度的差异以及水压的作用在这一荷载组合中都有所体现。我国北方地区的冬季气候条件下，南方组合的荷载组合一般来说是不能符合实际要求的。
③应性组合：基本组合加上湿差构成了应性组合。这一荷载组合在早晚温差大的地方极易形成池体表面的结构龟裂。
④埋土组合：土压和自重荷载构成了埋土组合，主要用于埋挖式或半埋式的池体结构设计。当下所建设的污水处理池还需要进行土方回填等作业，所以半埋式的水池设计应用最广，其结构组合的荷载状态也是最常见、适用性最高的。另外，埋土组合的荷载状况将池体的水重排除在外，荷载一般为水池空置状态。
污水处理池的结构计算需要结合该地区的实际状况和池体设计的荷载组合情况，从上述四种组合中选择要求最严格的一种进行。一般污水处理池的结构设计关键参数为：
池体顶盖自重、覆土重量荷载状态下，强度的安全系数设计为一点零；
池体壁面水压、覆土压荷载状态下，池壁强度的附加安全系数设计为零点九；
池体的底部和地基均有荷载的情况下，水池底面强度的附加安全系数设计为零点九。
3、污水池裂缝产生原因及结构对策
从调查研究已经投入使用的污水处理厂的成果分析，水池池体出现的多为竖向裂缝，可分为贯穿性裂缝和表面龟裂两种。前者的成因主要为池体构造的混凝土收缩而形成的应力，后者则多出现在池壁的外层并随时间推移扩大至整个表面；并且，已有池体的全部外挑现浇走道板几乎都存在裂缝。因此上需要在结构设计中采取以下措施进行补救：
①预先制定的装配式和现浇走道板都要以三到四米为间隔设置出一道伸缩缝；
②在没有顶盖的矩形水池，其顶部的所有侧边都需设立数量大于两根的水平钢筋，预防顶部开裂所形成的破坏；
③矩形水池每侧在水平方向上的构造配筋率最小值必须在百分之零点一五以下；
④圆形水池外侧的构造配筋率最小值必须在百分之零点三五以内，内侧对应数值要大于百分之零点一五。
4、池体表面防腐材料的涂刷作业设计
污水的污染性一般都十分严重，发生污水渗漏往往会造成地下水的二次污染或者重金属污染的面积扩大。因此在施工工艺的说明中，必须体现池体的表面防腐作业和整体结构的二级防腐方式：①现浇混凝土在施工时需依据挖掘深度分节进行浇筑，并在施工完成后采取科学养护措施；②半埋式水池的结构设计必须有底层的防腐防潮及防止渗漏的相关设施，务必保证具备三层防潮措施③池体浇筑作业完成需及时对池体内壁进行防水层的建设，多次涂刷环保纳米材料是其常见方式。
四、结束语
污水处理厂的水池作为该厂的核心结构，必须具备高强度、防水防渗性、以及能够在长期使用中保持耐久的水密性、抗腐性和耐冻性。这就要求在进行污水处理池的结构设计时综合研究所有相关的条件因素，以当地实际情况为准使用相应的设计方案，以满足大型污水处理厂的使用需求。
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[5]闫斌.大型污水处理厂水池结构设计探讨[J]. 城市建设理论研究(电子版). 2017(10)
论文作者:马城栋
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/5
标签：污水处理论文; 水池论文; 荷载论文; 组合论文; 结构论文; 污水论文; 结构设计论文; 《防护工程》2019年第7期论文;