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膜结构在污水处理厂中的应用

发布时间:2015年4月3日 点击数:2490

由于城市化进程的加速,越来越多的建于市郊的污水处理厂纳入城镇建设的周边!



相当数量的污水处理厂的厌氧池、污泥浓缩池、生物絮凝池等建于居民区、厂区的周边,污水池的环境、风貌及污水臭味等直接影响人们的工作生活和健康。



恶臭气体弥漫影响人们生活;
——对于污水池产生的臭气治理以刻不容缓!!

废气收集——污水池除臭加盖的几种方法:
普通碳钢骨架+阳光板


不锈钢骨架+玻璃钢板


普通碳钢+膜结构





1 不锈钢骨架+玻璃钢板   2 普通碳钢骨架+阳光板


密闭性能也很好,局限在于当跨度大时候(4--8米)内置钢骨架的成本会相应提高而且它的最大跨度一般是不超过8米的.

上述1、2两种结构形式的钢支承部分不可避免地放在顶盖内部,由于池顶加罩后使其内部腐蚀性气体浓度成倍增加,在阳光辐射下温度很高,内部的钢结构极易腐蚀,一般寿命在2-3年,即在短时间内就面临整个结构的二次建设。实践证明即使是钢构采用不锈钢材质,在腐蚀性环境中耐久性仍得不到保证,而且成本非常高。


阳光板加盖2年后变脆开裂





玻璃板加盖内景,钢结构易被腐蚀


膜体系加盖,封闭后的池内没有金属构件



实验包括:
(一) 超长时间浸泡在NH3和H2SO4的不同水溶液中;
(二) 在浸泡之前和之后检测抗拉强度的变化,以评估面料的机械性能的变化;
(三) 抗水解作用:严格按照NFG37122(欧洲标准水解稳定性实验, NFG37122),经过以上防腐试验的验证,能提供详细的防腐耐久性报告,具有15年的品质保证。


膜体系的安全性
膜结构对荷载的抵抗能力更强,常见的结构荷载主要为自重,风载,雪载和地震作用。
(1)自重轻 氟碳纤膜自重一般只有1kg/m2左右,属于轻质高强的材料,对于大跨度的池体如沉淀池等尤为适合,从最大程度上减小了覆盖材自重荷载的影响。另外阳光板和玻璃钢板需要大量的檩条支承,而膜是通过预力张拉体现结构行为的材料,因此可以做到较大跨度而中间不需要任何支撑杆件,这样钢构件的自重也大为减小。
(2)风载取值 膜体系的形状多为圆锥体,而且由于气体收集的要求整体都为封闭的,风会从曲线的膜面滑过,参照《建筑结构荷载规范》中的规定它的体形系数值在0.5~0.8,风洞试验的数据则更小些,这样从体型上削弱了风载对结构的影响。处于温州地区的圣雄皮业污水池采用了钢支承反吊膜结构,刚刚经历了今年最强的台风“海葵”,结构完好无损,也充分体现了它的抗风优势。
(3)雪荷载 氟碳纤膜结构是属于张拉体系,必须形成比较大的负高斯双曲面才能使预应力有效施加,因此膜面必须有大的高差,即能形成相对大的坡度。另外膜的表面十分光滑,使雪能很难堆积在膜面上,积雪系数可根据高差参照《建筑结构荷载规范》进行选取,也可有条件自行做滑雪试验。
(4)地震作用(活荷载) 由于膜自重很小,而且结构属于柔性体系,自振周期长,根据公式地震惯性力I(t)=-m[?g(t)+ ?(t)],可见当质量m较小,自振周期t较大时,地震作用很小,因此可以大幅度地减少地震作用的影响。
(5)结构设计使用年限:可按照《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068)中2,3项类别设计,安全使用年限可参照《民用建筑设计通则》中三级耐久年限考虑,即使用寿命在25~50年.并且结构设计施工公司可根据设计要求出具荷载/内力计算书,等计算证明文件.确保结构在理论上的安全稳定.


覆盖材料材质数据比较
阳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)树脂加工而成。
板材物理力学性能如下:

项目名称

单位

板材厚度

指标值

测试方法(ASTM)备注

比重

g/cm3

1.2

D-792

冲击强度(Izod,缺口)

J/m

>850≥≥

D-256

拉伸屈服强度

MPa

≥60

D-256

拉伸断裂强度

MPa

≥70

D-638

屈服伸长率

%

≥6

D-638

断裂伸长率

%

>100

D-638

压缩强度

MPa

>75

D-695

弹性模量

MPa

2400

D-638

热膨胀系数

1/oC

6.7×10-5

D-696

导热系数

W/m·K

0.2

D-177

热变形温度(负荷1.81MPa)

135

D-648

落锤冲击强度

J

6mm

2.1

(ASTM D-3029×锤头直径10mm)

8mm

2.0

10mm

2.44

透光率(无色透明板)

%

4mm

82

(ASTM D-1003)

6mm

80

8mm

80

10mm

79


玻璃钢板材质组成:不饱和聚脂树脂、玻璃纤维基布、引发剂、助剂、颜料糊等。玻璃钢厚度一般从3mm~7mm。

玻璃钢板物理性能

序号

项  目

指  标

标  准

1

吸水率

<0.5

GB1462-78

2

冲击强度KJ/

>5

GB1451-83

3

弯曲强度Mpa

>150

GB1449-83

4

弯曲弹性模量Mpa

>7000

GB1449-83

5

拉伸强度Mpa

>100

GB1447-83

6

拉伸弱性模量Mpa

>7000

GB1447-83

7

巴氏硬度

>35

GB3854-83



膜材断面示意


高张力经纬向聚酯长丝为膜体系材料结构的受力部分,提供高强的结构性能;

聚合物表面处理为材料的防腐蚀部分,提供耐酸碱的性能;

PVDF涂层为表面处理是材料的外观部分,提供自洁性能 ;

膜材物理性能

项  目

数据值

试验方法

重量

1050(g/m2 )

NF EN ISO2286-2

厚度

0.8 ~1(mm)

NF EN ISO2286-2

抗拉强度(经/纬)

4400~5500(kn/5cm)

NF EN ISO1421

撕裂强度(纵向/横向)

500 (kn/5cm)

DIN 53-363

防火测试

PASS

NFPA 701

透光率

6%

ASHRAE 74-1988

反射率

78%

ASHRAE 74-1988


膜材技术数据


几种加盖结构经济性能比较

膜体结构设计可按照50年标准设计,膜材使用寿命应在15年以上,如达到使用年限后,可在原钢结构上,仅更换膜体,并不影响钢结构的继续使用。

加盖结构

使用寿命

使用跨度

钢结构造价

(元/m2

覆盖材造价

(元/m2

普通碳钢骨架(内侧)+阳光板(外侧)

24

10米以内

200~250

100~150

普通碳钢骨架(内嵌)

+玻璃钢板(外侧)

5~6年以上

8米以内

250左右

200~300

不锈钢骨架(内侧)

+钢化玻璃(外侧)

810

15米以内

800~1000

250~500

普通碳钢骨架(外侧)+膜体系(反吊)

15年以上

70米以内

280~350

350~450



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