磁混凝沉淀池钢结构与混凝土结构的对比分析.docx

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磁混凝沉淀池钢结构与混凝土结构的对比分析

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摘要：

磁混凝沉淀技术是基于传统混凝沉淀技术的原理上，而产生的一种新型的高效水处理技术，该技术可以用两种不同的材料结构投入实际工程的应用，即钢结构和混凝土结构。本文以深圳市合水口污水处理站采用的钢结构的磁混池为例，来对这两种建设结构的建设速度、成本、运行风险作详细分析，以及结合工程中存在的其他因素进行对比，来说明采用钢结构建设磁混凝沉淀池是否具有了一定优势。

关键词：磁混凝；钢结构；混凝土结构；成本

引言：

随着我国对环境保护事业的重视，污水处理厂在这几年开始迅速普及，污水处理厂的建设和运行往往会牵涉到成本、安全、运行风险以及建设速度等问题，这几个问题又与建设所使用的材料具有很大联系。近几年，相对于传统的混凝土材料结构，钢结构也逐渐体现了其优势而被得到广泛的应用。磁混凝高效沉淀池作为一种高效的水处理技术，已在各地污水处理厂得到重用，而用何种结构来建设磁混凝高效沉淀池，才能来达到更好的效益，是目前值得论证的一个问题。

1.磁混凝技术的原理和应用

磁混凝沉淀技术是在普通混凝沉淀工艺中同步加入磁粉，磁粉可与混凝剂和絮凝剂一起发挥作用，使得吸附污染物而生成的絮体密度更大、更结实，从而达到更好的沉降效果，其中磁粉和絮凝剂对细菌和病毒都有一定的吸附作用[1]。相对于传统的混凝沉淀，磁混凝具有运行效果好、占地面积小、抗冲击负荷能力强等优点。目前该技术已在多个领域得到应用。

2.钢结构、混凝土结构概述

在我国，钢结构事业在上世纪80年代开始投入工程建设，随着近年的发展，钢结构已在桥梁、房屋和工业工程建设广泛应用。而钢结构磁混池即以钢作为主材料建设而成的污水处理单元，其中包括一体化工艺设备和由钢材料连接而成的，连接又可分为螺栓连接和焊缝连接，在磁混池建设中，主要以焊缝连接来进行。

混凝土结构包括素混凝结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构，污水处理厂构筑物建设一般采用钢筋混凝土结构。钢筋混凝土即在混凝土中按一定比率混合钢筋，钢筋和混凝土在物理、力学性能上具有不同的性质，却能依靠两种之间存在的粘结力，有效结合并发挥各自优势。目前该种结构的污水处理构筑物最为常见。

3.钢结构与混凝土结构的比较

3.1工程情况

以深圳市合水口污水处理站日均处理水量为7万方的磁混凝池为例（变化系数k取1.3，设两组）。具体布置见下图3-1。

图3-1钢结构的磁混池平面图

3.2建设速度比较

传统混凝土结构的磁混池从建设到投入使用，整个施工过程所涉及的工序都非常复杂，其主要流程包括：挖方、打地基、模板安装和拆除、钢筋制安以及混凝土搅合、浇筑、设备安装，每个流程都需要花费一定的时间，另外，拆模前后也需要一段时间养护。

钢结构从建设到投入使用需六个步骤：材料构件预制、挖方、打地基、焊接安装、钢板铺设、设备安装。建设制约因素在于预制构件在吊装和焊接安装以及池底与地基连接过程，这就要求安装人员具有很强的经验，来保证焊接的高效准确。

相对混凝土结构，钢结构施工流程少，且钢结构施工能够交叉作业，有效减少了施工周期。虽然目前污水处理厂采用钢结构建设的构筑物并不常见，从而缺少可参考实例，对相关建设人员具有一定的挑战性，但总的来说，钢结构在建设速度上还是比混凝土结构要快，如同样是具有经验丰富的建设团队参与建设，钢结构的建设速度至少能快50%以上。

3.3成本对比

成本主要包括材料成本、设备成本、施工费用。运行设备投资两种结构基本一致，另外施工方式存在很大差异，施工费用不进行比较。

在材料方面，以上述工程为例，经计算，钢结构所需要的材料总表面积约为1284m2，厚度为8毫米，则总体积约为10.3m3，采用Q235碳钢，密度7.85g/cm3,即总质量约为80.64吨，Q235碳钢市场价格在4500元/吨左右，则钢结构墙体原材料料费用约为36.3万元。防腐材料采用玻璃纤维以及防腐漆，因此，即便加上防腐费用，其原材料总成本可控制在40万以内，而如果采用Q345碳钢，原材料成本可控制在45万以内。

如采用上述布局，混凝土结构材料总体积约为490m3，污水处理厂构筑物一般采用C30或C35混凝土甚至强度更高的，C35混凝土每方520元，则总价约为25.48万元。钢筋采用一级钢HPD300（φ10），经计算，最低配筋率约为0.8%，配筋率可取1%计算，则所需钢筋体积约为4.9m3,密度为7.8g/cm3，则总质量约为38.22吨，HPB300钢材价格按市场价5110元每吨计算，则钢筋所需价格为19.53万元，混凝土钢筋总价为45.01万元。

上述材料报价均来源于工程造价信息网，原材料成本估算不包括支撑柱或支撑架的估算，下表为深圳市几个污水处理厂磁混池投资参考。

表3