原创《污水处理厂百乐克池体结构设计实践》
本文是关于污水处理厂硕士毕业论文范文与污水处理厂和结构设计和百乐方面学士学位论文范文。
文 / 朱志峰 南京御河环境工程有限公司 江苏南京 210022
【摘 要】 某污水处理厂选用百乐克 （BIOLAK）生物除磷脱氮工艺,百乐克生化反应池为该污水处理厂生物处理的核心单元.百乐克工艺所采用的土池结构,使其工程造价与钢筋混凝土结构造价相比节约近一半.池体设计过程中应结合现场地质条件进行地基处理,针对不同部位采取不同的工程措施以应对运行期间地基沉降变形较大的不利因素,满足使用要求.同时灵活运用 BIM 技术辅助提高出图效率.
【关键词】污水处理厂；百乐克；地基处理；HDPE；BIM
1.工程概况
某污水处理厂位于连云港地区,占地面积约8 公顷,该污水处理厂近期规模 4.8 万 m3/d,远期规模 10 万 m3/d.经过对污水生物除磷脱氮基本原理的详细系统分析,并针对污水处理厂进、出水水质和污染物的性质特点,对几种待选工艺进行了详细的技术经济方案比选,最终推荐选用百乐克（BIOLAK）生物除磷脱氮工艺.
百乐克工艺即在天然湖体或水塘内采用生物处理方法处理污水,其主要机理为传统活性污泥法延时曝气理论的多级 A/0 工艺.广义多级A/0 工艺的实现主要依靠悬浮式移动曝气器的不规则运动曝气链的启闭来完成.百乐克工艺处理流程如下：污水经粗格栅除去粗大杂物后,经进水泵房进入细格栅间,然后进入百乐克生化反应池中,处理后的尾水经紫外线消毒后排入周边河道.剩余部分污泥进入百乐克池继续循环处理,另一部分污泥则经污泥泵房排入污泥池然后送至脱水机房,经带式脱水机脱水后外运.下面主要介绍百乐克生化反应池体的设计.
2、百乐克（BIOLAK）生化反应池体设计
2.1 百乐克生化反应池概述
百乐克池为该污水处理厂生物处理的核心单元,在一期设计布置中,考虑了一座反应池,共分两组,处理水量 4.8m3/d,远期增加一座.整个池体从进水端开始分为四个区域,分别为①生化除磷区（厌氧区）、②活性污泥区、③澄清区、④后曝气区.
2.2 百乐克生化反应池体结构设计
2.2.1 地基处理设计
本工程场地为高压缩性土, 应进行地基处理.根据现场试验的结果综合考虑百乐克池采用粉体喷搅法进行地基处理,按复合地基进行设计.地基基础设计等级为丙级.
粉体喷搅法桩桩径为 D等于500,共 7258 根,施工时除应控制桩身长度外还应控制桩身进入持力层的长度,桩端以 3 层粉质粘土为持力层,桩端进入持力层不应小于 700mm.复合地基设计承载力特征值为 fspk等于95kPa.淤泥层中粉喷桩复合土层的压缩模量 Esp等于32MPa,施工前必须通过现场复合.
本单体平面尺寸较大,土层分布不均匀,如遇土层异常情况还应采取措施及时处理.同时打桩顺序应合理制定并综合考虑施工工期、土层情况、施工流程及桩长等因素.
2.2.2 百乐克生化反应池主体结构设计
2.2.2.1 池体结构设计介绍
百乐克池平面尺寸 145.8m×103.1m 水深约 5m,设计内底标高为 1.7m.设计室外地面高程为 4.3m.百乐克池边缘高于设计地面,应筑坝档水.考虑本工程所在地区缺乏土方,而石料资源相对比较丰富,因此本工程百乐克池采用周边砌筑浆砌块石重力式挡墙的结构形式.百乐克池不设底板,只需在池内地面铺设高密度聚乙烯 HDPE 复合土工膜防渗.防止池内污水渗出.土工膜厚度不小于 1.5mm.土工膜下抛石后回填 300mm 厚粘土,以方便土工膜敷设.土工膜在水面以上与块石挡墙锚固.百乐池内设有中隔墙,把百乐克池分为左右两部分,分隔墙为钢筋混凝土结构,池内局部还设有钢筋混凝土沉淀池.设计在百乐克池中间隔墙及沉淀池壁板距底板 900mm 处设有水位平衡孔,以保证各区格水位基本平衡.同时池内进水前应保证浆砌块石墙后回填土施工完毕,并通过验收.池体上部曝气链预埋件允许最大拉力为 2.5kN.中隔墙的两侧曝气链应对应布置、同时受力.施工、运行及检修过程中不得发生单边安装曝气链的工况.
本工程场地设计地下水位高于池底标高,应考虑地下水浮力对结构的影响.周边挡土墙自重较大,完全可以保证自身的抗浮稳定.而土工膜自重很轻,自身难以抵抗地下水压力,因此,百乐克池施工期应考虑一定的降水措施,而在使用期除不可抗力因素外,百乐克池内污水水面永远高于设计地面,检修期也不必降低水位,因此土工膜可以靠其上水重保持稳定,因而设计膜内不需另设压重.
2.2.2.2 池体结构设计的主要问题
本工程地基土质较差,设计地面高于原有地面,工程建成以后地基沉降变形较大.本设计针对不同部位采取不同的工程措施,以满足使用要求.在百乐克池周边天然地基承载力难以满足挡墙的要求,因此须对其进行处理.而池底土工膜具有一定的使用变形能力,设计考虑采用工艺设备预留调节余量的方法适应地基变形,因而允许地基发生一定变形,可以适当减免对膜下池底的地基处理.
运行单位及设备厂家应采取必要的保证措施确保运行过程满足设计水位要求,同时,百乐克池面积较大,其中部与边缘存在一定的沉降差,相关设备应有一定的适应能力, 能确保正常运行.
2.2.2.3 运用 BIM 技术提高设计效率
该池体结构专业设计出图过程一般分为模板图和配筋图两大步骤,因为该池体尺度较大,各配套专业间协作工作量大,导致最终施工图绘制的难度加大 , 为此在设计过程中实际运用了 BIM技术来有效提高设计效率.当下三维建筑信息化模型设计 （BIM） 常用的主要设计软件有以下几种：Revit,MicroStation,ArchiCAD,Rhino,Sketchup,CATIA, PKPM、鲁班软件等.结合项目实际情况,设计过程中选择 Sketchup 作为该项目 BIM 辅助设计的主力软件.Sketchup是一套直接面向设计方案三维信息化创作过程的设计工具,其创作过程不仅能够充分表达设计师的思想而且完全满足与客户即时交流的需要,它使得设计师可以直接并快速的在电脑上进行十分直观的构思,是三维建筑信息模型设计创作的优秀工具.我们先把工艺等专业的条件图转变为水工结构专业的初步模板图,经结构验算后调整初步模板图,然后利用 Sketchup 软件直观的可视化设计界面将调整后的池体构筑物初步模板图通过 Sketchup 软件进行三维实体模型放样建模,该软件可以快速有效的勾绘出池体构筑物节点之间的相互关系,可以高效的辅助 CAD 最终 2D 版本施工模板图的绘制,然后加快结构配筋图的出图效率,减少设计误差.同时 Sketchup 软件所做的信息化模型也可以作为综合碰撞检查的有力工具同步辅助指导其他配套设计专业相互检查,从而可以直观尽早的发现问题并加以及时调整.
结语 :
百乐克生化反应池活性污泥区采用半地下式浆砌块石护底护坡 /HDPE 土工膜结构,使用寿命长于混凝土结构（70~100 年）,且工程造价与钢筋混凝土结构造价相比节约近一半. 综合来看,百乐克工艺采用的土池结构,使得其土建费用仅占整个工程造价的 20% 左右,远低于国家环保局在 《工业废水处理设施的调查与研究》 中提出 “54%用于土建工程设施”的要求,并且国产 HDPE 土工膜主要性能指标已经达到甚至超过国际标准,且仅为进口产品的 1/2~1/3.若百乐克控制系统的主要设备今后国产化将会大大提高百乐克工艺的技术经济性.
参考文献 :
[1]《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069—2002）
[2]《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS138：2002）
[3]《混凝土水池软弱地基处理设计规范》（CECS86：96）
[4]《给水排水工程结构设计手册（第二版）》北京：中国建筑工业出版社,2007
[5]《BIM 建筑设计实例》北京：中国建筑工业出版社,2007
[6]《SketchUp 用户指南教程》上海：上海曼恒信息技术有限公司,2007
污水处理厂论文参考资料：
概括总结,本文是适合污水处理厂和结构设计和百乐论文写作的大学硕士及关于污水处理厂本科毕业论文，相关污水处理厂开题报告范文和学术职称论文参考文献。
