膜結構在環保領域中的運用

余正華　李長春

【摘要】膜結構建筑是21世紀最具代表性與充滿前途的建筑形式。它打破了純直線建筑風格的模式，以其獨有的優美曲面造型，簡潔、明快、剛與柔、力與美的完美組合，呈現給人以耳目一新的感覺，同時給建筑設計師提供了更大的想象和創造空間。經過多年實踐，膜結構已在各個領域得到大力地推廣運用，特別是在環保領域，膜結構以其良好的環保性、耐久性、透光性、自清潔性等優點越來越得到廣泛運用，取得了良好的使用效果。

【關鍵詞】膜結構；環保；運用

【Abstract】Membrane structure is the most representative of the 21st century， the future is filled with architectural forms. It broke the pure linear architectural style model， with its unique surface modeling elegant， simple， clean， just and gentle， the perfect combination of strength and beauty， presented gives a refreshing feeling， while giving architects provide greater imagination and create space. After years of practice， the membrane structure has been vigorously promoting the use in various fields， especially in the field of environmental protection， membrane structure with its good environmental resistance， durability， transparency， self-cleaning， etc. has been more widely used， We made good use of effects.

【Key words】Membrane structure；Environmental protection；Use

1. 前言

1.1當前，很多污水廠周邊建有不少居住小區，集中處理污水的廠池原來都是裸露在外，一旦有風刮過，臭氣就會隨風飄散到居民樓內，尤其在夏季，氣溫升高，臭氣對環境的影響更為嚴重。隨著我國國民經濟飛速發展和市政基礎設施建設全面提速，特別是污水處理廠等環保項目日益增多，其中有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住小區的周邊，污水池的環境、風貌及污水臭味等直接影響人們的生活和健康。為關愛人民，構建和諧社會，創建優美的生活環境，許多城市管理部門已經要求將污水廠（站）的污水處理池加蓋，進行廢氣收集與治理。

1.2污水池加蓋現行的方法有如下三種：（1）普通碳鋼骨架+陽光板，易腐蝕和老化；（2）不銹鋼骨架+玻璃鋼板；（3）普通碳鋼骨架（外側）+膜材（反吊）

1.3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，由于池頂加罩后使得內部腐蝕氣體濃度成倍增加，在陽光輻射下溫度很高，內部的鋼結構極易腐蝕，一般使用壽命在3～5年，即在短時間內就面臨整個結構的二次建設，造成實際成本非常高。實踐證明即使是鋼結構采用不銹鋼材質，在腐蝕環境中耐久性仍得不到保證，而且還存在由于結構體系問題，前兩種結構體系不能進行大跨度施工。而第3種膜結構體系成功解決了這個難題，充分發揮了材料自身的優勢，而且極大地降低了使用壽命期間的成本。

2. 玻璃鋼加蓋與膜反吊式加蓋

采用玻璃鋼加蓋，使用2～3年后出現大面積銹蝕、多處裂縫，致使密封效果差，并有異味滲出，不得不進行更換。經考察對比于近期對水解酸化池采用反吊式膜結構加蓋后，密封效果極好，且無維護費用，反吊支架鋼結構使用壽命達50年，覆蓋膜材使用壽命長達10～15年，從整個生產運行期間計算減少了成本，并且達到了環保要求，同時由于其獨有的優美曲面造型也具有很好的景觀效果。

污水池專用膜材的特點：

（1）高強度低紗聚酯絲及優質PVC涂層。

高強度低紗聚酯絲除具備抗拉強度高、曲撓性好、輕薄韌等特點外，還具備抗撕裂、耐折、耐磨、耐油、無毒衛生、氣密性好等特點。優質的PVC涂層改進了傳統涂層材料表面特性，具有優良的抗污染能力，能保持長久清潔，增強抗氧性能，防止PVC老化，延長使用壽命。

（2）UV光固化處理。

膜結構環境工程膜材，運用先進的UV光固化處理技術，可提高有機涂層的戶外耐久性，UV吸收劑還起到外用光濾劑的作用，可阻止有害日光輻射進入涂層基材。有效提升有機材料耐老化性能，在高低溫下均能保持穩定的物理性能，具備酸堿條件下的化學穩定性。大大提升了材料在強腐蝕，強酸堿，鹽霧等惡劣條件的使用壽命。

（3）污水及液態化學品處理。

環境工程膜材采用高品質的低紗高密度聚酯絲（HT PES LOW WICK）粘合層中加入優良高效的防毛細、防霉助劑，徹底消除了膜材因側滲而產生的發霉，脫落等現象。

3. 鋼支撐反吊膜結構特點

3.1污水處理廠及垃圾填埋場的惡臭氣體污染一直是有關人員最頭痛的問題，治理辦法是有，可是大型池體（如泥氧化溝、濃縮池、消化池）的氣體收集是最難最大的問題，如大跨度、腐蝕、壽命、耐久度等。

3.2鋼支撐反吊膜結構的巧妙之處 在于“反吊”，采用了抗腐蝕能力很強的膜材把廢氣罩住，鋼結構在外面將膜懸吊。這樣既發揮了膜材的抗腐蝕性能，又從根本上解決了鋼結構由于與腐蝕性氣體接觸而帶來的腐蝕問題，因而鋼結構可以按普通建筑鋼結構的防腐等級考慮進行設計，具有50年的使用壽命，發揮了鋼結構的性能，實現了結構骨架與覆蓋材料的完美結合。

3.3結構特點：

（1）使用年限：膜部分10～15年，反吊置外鋼結構部分50年；

（2）跨度：適于大跨度的池體；

（3）抗腐蝕性：膜自身具有酸堿條件下的化學穩定性，防腐蝕性能好，阻燃性能優良，自重輕，極端適應溫度-300C～700C，對大跨度池體最具優勢，我公司采用的是德國進口的環境工程污水池專用膜材，其表層兼具PVDF及UV光固化雙重完美處理，自潔與防霉、防腐、抗酸堿性能極強，同時具有極強的抗拉伸、撕裂強度，適用與污水池的加蓋效果極佳。

（4）造型美觀：鋼結構骨架粗獷壯觀，充滿陽剛的力感美，而膜材則外觀優雅，顯得輕盈而飄逸，充滿陰柔的曲線美，可謂剛柔并濟，相得益彰；由于膜材表面具有PVDF自潔涂層，能有效減少膜材表面的積灰的附著力，通過自然雨水即可以得到有效清洗。在平淡的廠區必將形成一道亮麗的風景線，成為工廠具標志性的建筑，使其充滿工業現代化的氣息，因此膜結構美觀新穎，既有功能性，又具觀賞性，被稱為“21世紀的建筑”。

（5）安裝快捷：鋼結構制作和膜體的加工都在工廠進行，加工質量得到可靠保障。現場安裝時間短，減少了對場地的占用，尤其是舊池體改造項目可采取結構整體吊裝，不影響池體內部的設備運轉。

（6）檢修方便：由于工藝上的要求，需要定期對設備維修和檢查，可以通過在邊膜上預留門和通道的方式解決。

（7）經濟性：（經濟性分析以15年作為一個計算周期，對三種污水池加蓋系統進行比較，作為短期投入（5年）經濟性考慮，普通碳鋼+陽光板的結構形式是相對經濟的，但從長期投入（15年）經濟性考慮，普通碳鋼（反吊）+膜材的結構形式的經濟性遠遠超出其它兩種結構，而且二次更換只需要更換膜材部分（費用甚少），而其它兩種結構需要整體更換。廢氣治理作為一個長期行為，從深遠的意義上講鋼結構反吊膜結構應是首選（膜結構加蓋工程由于采用了軟質膜材，封閉性提高，可縮短污水池周邊房屋及人員的搬遷距離和賠賞費用，這樣有效的減少了環保投入，降低了環保成本。

（8）安全性：膜材是軟質材料，密封性能得到加強，有效的防止了有害臭氣的泄漏，確保現場人員的安全，同時還是輕質材料（1公斤/平方米），即使在突發爆炸事故發生，不會造成二次傷害，有力的保證了現場周邊的安全，減輕事故造成的損害。

（9）保溫性能：單層膜材的保溫性能與磚墻相當，既可以抵抗夏季高溫，又可以防止冬季低溫。可以滿足除臭生物菌的生存需要。

4. 主要應用范圍

（1）污水處理（如：好氧池、爆氣池等）、垃圾處理等領域的臭氣收集貯存；

（2）醫藥化工、煉化、冶金等領域低壓腐蝕性氣體的收集貯存。

5. 結論

氣體治理領域在我國還是一個較新的課題，在歐美發達國家的發展已趨于成熟，在污水池加蓋工程中鋼支承反吊膜結構得到廣泛的應用。在我國傳統的污水池加蓋方式由于防腐蝕性能的缺陷已經制約了氣體收集治理的發展，而耐腐蝕、輕質高強、造型多樣和透光性能良好的膜結構頂蓋通過工程實踐效果理想，值得進行擴大推廣。

參考文獻

[1]克勞斯.邁克爾 膜結構建筑 大連理工大學出版社 ，2007.

[2]廖士駿 膜結構今昔面面觀 世界建筑 1999.