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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:4938

          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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