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    膜結構在污水處理廠中的應用

    發布時間:2015年4月3日 點擊數:4797

    由于城市化進程的加速,越來越多的建于市郊的污水處理廠納入城鎮建設的周邊!



    相當數量的污水處理廠的厭氧池、污泥濃縮池、生物絮凝池等建于居民區、廠區的周邊,污水池的環境、風貌及污水臭味等直接影響人們的工作生活和健康。



    惡臭氣體彌漫影響人們生活;
    ——對于污水池產生的臭氣治理以刻不容緩!

    廢氣收集——污水池除臭加蓋的幾種方法:
    普通碳鋼骨架+陽光板


    不銹鋼骨架+玻璃鋼板


    普通碳鋼+膜結構





    1 不銹鋼骨架+玻璃鋼板   2 普通碳鋼骨架+陽光板


    密閉性能也很好,局限在于當跨度大時候(4--8米)內置鋼骨架的成本會相應提高而且它的最大跨度一般是不超過8米的.

    上述1、2兩種結構形式的鋼支承部分不可避免地放在頂蓋內部,由于池頂加罩后使其內部腐蝕性氣體濃度成倍增加,在陽光輻射下溫度很高,內部的鋼結構極易腐蝕,一般壽命在2-3年,即在短時間內就面臨整個結構的二次建設。實踐證明即使是鋼構采用不銹鋼材質,在腐蝕性環境中耐久性仍得不到保證,而且成本非常高。


    陽光板加蓋2年后變脆開裂





    玻璃板加蓋內景,鋼結構易被腐蝕


    膜體系加蓋,封閉后的池內沒有金屬構件



    實驗包括:
    (一) 超長時間浸泡在NH3和H2SO4的不同水溶液中;
    (二) 在浸泡之前和之后檢測抗拉強度的變化,以評估面料的機械性能的變化;
    (三) 抗水解作用:嚴格按照NFG37122(歐洲標準水解穩定性實驗, NFG37122),經過以上防腐試驗的驗證,能提供詳細的防腐耐久性報告,具有15年的品質保證。


    膜體系的安全性
    膜結構對荷載的抵抗能力更強,常見的結構荷載主要為自重,風載,雪載和地震作用。
    (1)自重輕 氟碳纖膜自重一般只有1kg/m2左右,屬于輕質高強的材料,對于大跨度的池體如沉淀池等尤為適合,從最大程度上減小了覆蓋材自重荷載的影響。另外陽光板和玻璃鋼板需要大量的檁條支承,而膜是通過預力張拉體現結構行為的材料,因此可以做到較大跨度而中間不需要任何支撐桿件,這樣鋼構件的自重也大為減小。
    (2)風載取值 膜體系的形狀多為圓錐體,而且由于氣體收集的要求整體都為封閉的,風會從曲線的膜面滑過,參照《建筑結構荷載規范》中的規定它的體形系數值在0.5~0.8,風洞試驗的數據則更小些,這樣從體型上削弱了風載對結構的影響。處于溫州地區的圣雄皮業污水池采用了鋼支承反吊膜結構,剛剛經歷了今年最強的臺風“?,結構完好無損,也充分體現了它的抗風優勢。
    (3)雪荷載 氟碳纖膜結構是屬于張拉體系,必須形成比較大的負高斯雙曲面才能使預應力有效施加,因此膜面必須有大的高差,即能形成相對大的坡度。另外膜的表面十分光滑,使雪能很難堆積在膜面上,積雪系數可根據高差參照《建筑結構荷載規范》進行選取,也可有條件自行做滑雪試驗。
    (4)地震作用(活荷載) 由于膜自重很小,而且結構屬于柔性體系,自振周期長,根據公式地震慣性力I(t)=-m[?g(t)+ ?(t)],可見當質量m較小,自振周期t較大時,地震作用很小,因此可以大幅度地減少地震作用的影響。
    (5)結構設計使用年限:可按照《建筑結構可靠度設計統一標準》(GB50068)中2,3項類別設計,安全使用年限可參照《民用建筑設計通則》中三級耐久年限考慮,即使用壽命在25~50年.并且結構設計施工公司可根據設計要求出具荷載/內力計算書,等計算證明文件.確保結構在理論上的安全穩定.


    覆蓋材料材質數據比較
    陽光板即是聚碳酸酯中空板,是以高性能的工程塑料----聚碳酸酯(PC)樹脂加工而成。
    板材物理力學性能如下:

    項目名稱

    單位

    板材厚度

    指標值

    測試方法(ASTM)備注

    比重

    g/cm3

    1.2

    D-792

    沖擊強度(Izod,缺口)

    J/m

    >850≥≥

    D-256

    拉伸屈服強度

    MPa

    ≥60

    D-256

    拉伸斷裂強度

    MPa

    ≥70

    D-638

    屈服伸長率

    %

    ≥6

    D-638

    斷裂伸長率

    %

    >100

    D-638

    壓縮強度

    MPa

    >75

    D-695

    彈性模量

    MPa

    2400

    D-638

    熱膨脹系數

    1/oC

    6.7×10-5

    D-696

    導熱系數

    W/m·K

    0.2

    D-177

    熱變形溫度(負荷1.81MPa)

    135

    D-648

    落錘沖擊強度

    J

    6mm

    2.1

    (ASTM D-3029×錘頭直徑10mm)

    8mm

    2.0

    10mm

    2.44

    透光率(無色透明板)

    %

    4mm

    82

    (ASTM D-1003)

    6mm

    80

    8mm

    80

    10mm

    79


    玻璃鋼板材質組成:不飽和聚脂樹脂、玻璃纖維基布、引發劑、助劑、顏料糊等。玻璃鋼厚度一般從3mm~7mm。

    玻璃鋼板物理性能

    序號

    項  目

    指  標

    標  準

    1

    吸水率

    <0.5

    GB1462-78

    2

    沖擊強度KJ/

    >5

    GB1451-83

    3

    彎曲強度Mpa

    >150

    GB1449-83

    4

    彎曲彈性模量Mpa

    >7000

    GB1449-83

    5

    拉伸強度Mpa

    >100

    GB1447-83

    6

    拉伸弱性模量Mpa

    >7000

    GB1447-83

    7

    巴氏硬度

    >35

    GB3854-83



    膜材斷面示意


    高張力經緯向聚酯長絲為膜體系材料結構的受力部分,提供高強的結構性能;

    聚合物表面處理為材料的防腐蝕部分,提供耐酸堿的性能;

    PVDF涂層為表面處理是材料的外觀部分,提供自潔性能 ;

    膜材物理性能

    項  目

    數據值

    試驗方法

    重量

    1050(g/m2 )

    NF EN ISO2286-2

    厚度

    0.8 ~1(mm)

    NF EN ISO2286-2

    抗拉強度(經/緯)

    4400~5500(kn/5cm)

    NF EN ISO1421

    撕裂強度(縱向/橫向)

    500 (kn/5cm)

    DIN 53-363

    防火測試

    PASS

    NFPA 701

    透光率

    6%

    ASHRAE 74-1988

    反射率

    78%

    ASHRAE 74-1988


    膜材技術數據


    幾種加蓋結構經濟性能比較

    膜體結構設計可按照50年標準設計,膜材使用壽命應在15年以上,如達到使用年限后,可在原鋼結構上,僅更換膜體,并不影響鋼結構的繼續使用。

    加蓋結構

    使用壽命

    使用跨度

    鋼結構造價

    (元/m2

    覆蓋材造價

    (元/m2

    普通碳鋼骨架(內側)+陽光板(外側)

    24

    10米以內

    200~250

    100~150

    普通碳鋼骨架(內嵌)

    +玻璃鋼板(外側)

    5~6年以上

    8米以內

    250左右

    200~300

    不銹鋼骨架(內側)

    +鋼化玻璃(外側)

    810

    15米以內

    800~1000

    250~500

    普通碳鋼骨架(外側)+膜體系(反吊)

    15年以上

    70米以內

    280~350

    350~450



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