化工论文发表大型AAO生物反应池的结构设计

　　摘要：通过某生物反应池的结构设计实例, 提出了生物反应池结构设计的主要问题, 以及解决这些问题的技术措施，并针对生物反应池提出了构造要点。

　　关键词：生物反应池,抗浮设计,伸缩缝,结构布置,混凝土裂缝,核心期刊投稿网

　　一、生物反应池简介及工程概况

　　活性污泥法是目前城市生活污水以及有机性工业废水处理中常用的工艺。将生物脱氮技术和生物除磷技术融入了传统的活性污泥工艺，此工艺称为脱氮除磷活性污泥法，它主要包括AAO、MSBR、UNITANK等工艺，其中AAO工艺主要用于城市生活污水处理。AAO生物反应池是该污水处理工艺的核心处理单元，其结构特点是平面尺寸较大，内部布置简单，污水处理运行工况单一，设计水深多在6m左右。

　　本工程为沿海地区某污水处理厂内的生物反应池(下称反应池)。反应池为敞口，其平面总尺寸约为80m×110m，大小相当于一个标准足球场;中央渠道将反应池分为对称布置的两个处理单元;池体埋深3.75m;池壁净高6.8m，工艺设计正常运行水深5.85m。

　　二、主要设计问题

　　1 抗浮设计

　　城市污水处理厂选址多靠近受纳水体，地下水埋深较浅;而大型生物反应池占地面积大且内部空旷，自重较轻，因此在地下水位较高时，一般难以满足抗浮要求。对于反应池抗浮设计可遵循以下三个步骤：

　　1.1 确定抗浮设计水位 该水位的选取对于结构安全和工程投资意义重大，因此应从多个方面进行综合判断。首先，抗浮水位主要根据拟建场地的地质勘察报告所提供的水位数据进行确定，但不能局限于勘察报告中的数据。目前部分勘察报告仅提供场地勘察期间的地下水位与水位变化幅度，未明确提出场地的抗浮水位，也未明确场地地下水的变化趋势，属不合格的勘察报告。因此，不可直接引用此类报告的地下水位数据。而应与勘察单位沟通以获取科学依据，或者对拟建场地进行现场调查，以获取参考数据。对于重大工程，勘察部门还应根据《岩土工程勘察规范》7.1. 4 条的要求，进行专门的水文地质勘察。其次，对于填垫场地上的抗浮设计，应对地下水位随填土升高的情况予以充分考虑。这种情况多出现在新区建设的过程中。此时先期建设污水处理厂，厂区设计地坪大多高于周边现状地坪，排水良好。随着周边其他厂区垫高场地，从长期看，此片区域的地下水位受大气降水与周边排水体系的影响逐步增强，地下水位会有一定幅度的升高。对此应根据新区的控制性详细规划对周边排水系统或水系的控制，结合工程投资，选取合理抗浮设计水位。另外，城市规划中对地下水的开采量或回灌量变化，以及近年来生态系统的恢复对区域地下水位的影响同样较大，在设计中也应予以重视。

　　本工程中，总图专业根据周边路网及相关规划资料，确定厂区设计地坪高于现状场地地坪约1.0m，需进行回填。根据地质勘察报告，本工程场地属江河冲积平原，地下水常年最高水位为地面下0.50m。结合上述关于填垫区水位的阐述，确定本工程抗浮设计水位为设计地面下0.50m。

　　1.2 选取抗浮措施 当池体所受浮力较大，采用结构自重及压重作为抗浮措施变得不经济时，常采用抗浮锚杆或抗浮桩来解决抗浮问题。对于抗浮桩基的设计，《建筑桩基技术规范》在条文说明3.4.8中指出，首要问题是根据场地勘察报告关于环境类别，水、土腐蚀性，参照现行《混凝土结构设计规范》确定桩身的裂缝控制等级，对于不同裂缝控制等级采取相应设计原则。对于抗浮荷载较大的情况宜采用桩侧后注浆、扩底灌注桩，当裂缝控制等级较高时，可采用预应力桩;以岩层为主的地基宜采用岩石锚杆抗浮。应注意的是，抗浮措施的选取需结合其它地基处理措施如处理液化、沉降超限、地基承载力不足等，以及工程进度、投资等因素进行综合比选。

　　在某些工程当中，人为降低抗浮设计水位，并辅以水位观测井，在运行时，根据观测井内的水位高低来决定水池放空与否。这种做法的优点是能够降低抗浮措施的工程投资，缺点是当地下水位较高时，不能进行放空检修。所以使用这种抗浮措施时应对当地地下水位变化情况及工艺运行工况作充分研究，以免因小失大。

　　岩石地基上的水池抗浮宜采用岩石锚杆抗浮，计算方法按照《建筑地基基础设计规范》中有关岩石锚杆基础的要求执行。在无地下水作用的岩石场地上，表面看无需抗浮。实际上，此情况下需注意到水池基坑常用无粘性土回填，这样如果降雨或者管道渗漏就会在其中积水，形成\"水盆\"。如基坑下部无排水条件,则水池有抗浮不足的隐患。此时应从自由水面起进行抗浮验算，若不满足安全要求，可用岩石锚杆抗浮，或设置可靠的排水措施以降低抗浮水位。

　　在本工程中，反应池底板每平方米所承受水浮托力为32.5kn，反应池在放空工况时，抗浮不足，需进行抗浮设计。场地勘察深度范围内土层除第1层为素填土外，均由第四纪新近沉积土和一般沉积土构成，为中软土，工程性能一般，场地土轻微液化，地下水对混凝土具中等腐蚀性。

　　根据当地工程经验，抗浮措施在预应力混凝土管桩，钢筋混凝土方桩及钻孔灌注桩三种方案中进行比选。钢筋混凝土方桩可在施工现场预制，预应力混凝土管桩可在工厂预制后运送至施工现场，此两者施工速度较快，且施工质量易于控制。钻孔灌注桩在现场制桩，速度慢，费用高，同时考虑到处理场地大, 钻孔桩的泥浆量大, 处理不当便造成污染，因此排除此方案。对比方桩，管桩可使用开口尖桩, 沉桩过程中内腔可进土,减小挤土效应;管桩为薄壁空腔，可减少用料，在大量使用时，优势尤其明显。因此，最终选择预应力高强混凝土管桩作为抗浮措施，并根据《工业建筑防腐蚀设计规范》的要求采取桩身防腐蚀防护措施。

转载请注明来自：http://www.uuqikan.com/huagonglw/3419.html