膜结构在环保领域中的运用

余正华　李长春

【摘要】膜结构建筑是21世纪最具代表性与充满前途的建筑形式。它打破了纯直线建筑风格的模式，以其独有的优美曲面造型，简洁、明快、刚与柔、力与美的完美组合，呈现给人以耳目一新的感觉，同时给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间。经过多年实践，膜结构已在各个领域得到大力地推广运用，特别是在环保领域，膜结构以其良好的环保性、耐久性、透光性、自清洁性等优点越来越得到广泛运用，取得了良好的使用效果。

【关键词】膜结构；环保；运用

【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当前，很多污水厂周边建有不少居住小区，集中处理污水的厂池原来都是裸露在外，一旦有风刮过，臭气就会随风飘散到居民楼内，尤其在夏季，气温升高，臭气对环境的影响更为严重。随着我国国民经济飞速发展和市政基础设施建设全面提速，特别是污水处理厂等环保项目日益增多，其中有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住小区的周边，污水池的环境、风貌及污水臭味等直接影响人们的生活和健康。为关爱人民，构建和谐社会，创建优美的生活环境，许多城市管理部门已经要求将污水厂（站）的污水处理池加盖，进行废气收集与治理。

1.2污水池加盖现行的方法有如下三种：（1）普通碳钢骨架+阳光板，易腐蚀和老化；（2）不锈钢骨架+玻璃钢板；（3）普通碳钢骨架（外侧）+膜材（反吊）

1.3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，由于池顶加罩后使得内部腐蚀气体浓度成倍增加，在阳光辐射下温度很高，内部的钢结构极易腐蚀，一般使用寿命在3～5年，即在短时间内就面临整个结构的二次建设，造成实际成本非常高。实践证明即使是钢结构采用不锈钢材质，在腐蚀环境中耐久性仍得不到保证，而且还存在由于结构体系问题，前两种结构体系不能进行大跨度施工。而第3种膜结构体系成功解决了这个难题，充分发挥了材料自身的优势，而且极大地降低了使用寿命期间的成本。

2. 玻璃钢加盖与膜反吊式加盖

采用玻璃钢加盖，使用2～3年后出现大面积锈蚀、多处裂缝，致使密封效果差，并有异味渗出，不得不进行更换。经考察对比于近期对水解酸化池采用反吊式膜结构加盖后，密封效果极好，且无维护费用，反吊支架钢结构使用寿命达50年，覆盖膜材使用寿命长达10～15年，从整个生产运行期间计算减少了成本，并且达到了环保要求，同时由于其独有的优美曲面造型也具有很好的景观效果。

污水池专用膜材的特点：

（1）高强度低纱聚酯丝及优质PVC涂层。

高强度低纱聚酯丝除具备抗拉强度高、曲挠性好、轻薄韧等特点外，还具备抗撕裂、耐折、耐磨、耐油、无毒卫生、气密性好等特点。优质的PVC涂层改进了传统涂层材料表面特性，具有优良的抗污染能力，能保持长久清洁，增强抗氧性能，防止PVC老化，延长使用寿命。

（2）UV光固化处理。

膜结构环境工程膜材，运用先进的UV光固化处理技术，可提高有机涂层的户外耐久性，UV吸收剂还起到外用光滤剂的作用，可阻止有害日光辐射进入涂层基材。有效提升有机材料耐老化性能，在高低温下均能保持稳定的物理性能，具备酸碱条件下的化学稳定性。大大提升了材料在强腐蚀，强酸碱，盐雾等恶劣条件的使用寿命。

（3）污水及液态化学品处理。

环境工程膜材采用高品质的低纱高密度聚酯丝（HT PES LOW WICK）粘合层中加入优良高效的防毛细、防霉助剂，彻底消除了膜材因侧渗而产生的发霉，脱落等现象。

3. 钢支撑反吊膜结构特点

3.1污水处理厂及垃圾填埋场的恶臭气体污染一直是有关人员最头痛的问题，治理办法是有，可是大型池体（如泥氧化沟、浓缩池、消化池）的气体收集是最难最大的问题，如大跨度、腐蚀、寿命、耐久度等。

3.2钢支撑反吊膜结构的巧妙之处 在于“反吊”，采用了抗腐蚀能力很强的膜材把废气罩住，钢结构在外面将膜悬吊。这样既发挥了膜材的抗腐蚀性能，又从根本上解决了钢结构由于与腐蚀性气体接触而带来的腐蚀问题，因而钢结构可以按普通建筑钢结构的防腐等级考虑进行设计，具有50年的使用寿命，发挥了钢结构的性能，实现了结构骨架与覆盖材料的完美结合。

3.3结构特点：

（1）使用年限：膜部分10～15年，反吊置外钢结构部分50年；

（2）跨度：适于大跨度的池体；

（3）抗腐蚀性：膜自身具有酸碱条件下的化学稳定性，防腐蚀性能好，阻燃性能优良，自重轻，极端适应温度-300C～700C，对大跨度池体最具优势，我公司采用的是德国进口的环境工程污水池专用膜材，其表层兼具PVDF及UV光固化双重完美处理，自洁与防霉、防腐、抗酸碱性能极强，同时具有极强的抗拉伸、撕裂强度，适用与污水池的加盖效果极佳。

（4）造型美观：钢结构骨架粗犷壮观，充满阳刚的力感美，而膜材则外观优雅，显得轻盈而飘逸，充满阴柔的曲线美，可谓刚柔并济，相得益彰；由于膜材表面具有PVDF自洁涂层，能有效减少膜材表面的积灰的附着力，通过自然雨水即可以得到有效清洗。在平淡的厂区必将形成一道亮丽的风景线，成为工厂具标志性的建筑，使其充满工业现代化的气息，因此膜结构美观新颖，既有功能性，又具观赏性，被称为“21世纪的建筑”。

（5）安装快捷：钢结构制作和膜体的加工都在工厂进行，加工质量得到可靠保障。现场安装时间短，减少了对场地的占用，尤其是旧池体改造项目可采取结构整体吊装，不影响池体内部的设备运转。

（6）检修方便：由于工艺上的要求，需要定期对设备维修和检查，可以通过在边膜上预留门和通道的方式解决。

（7）经济性：（经济性分析以15年作为一个计算周期，对三种污水池加盖系统进行比较，作为短期投入（5年）经济性考虑，普通碳钢+阳光板的结构形式是相对经济的，但从长期投入（15年）经济性考虑，普通碳钢（反吊）+膜材的结构形式的经济性远远超出其它两种结构，而且二次更换只需要更换膜材部分（费用甚少），而其它两种结构需要整体更换。废气治理作为一个长期行为，从深远的意义上讲钢结构反吊膜结构应是首选（膜结构加盖工程由于采用了软质膜材，封闭性提高，可缩短污水池周边房屋及人员的搬迁距离和赔赏费用，这样有效的减少了环保投入，降低了环保成本。

（8）安全性：膜材是软质材料，密封性能得到加强，有效的防止了有害臭气的泄漏，确保现场人员的安全，同时还是轻质材料（1公斤/平方米），即使在突发爆炸事故发生，不会造成二次伤害，有力的保证了现场周边的安全，减轻事故造成的损害。

（9）保温性能：单层膜材的保温性能与砖墙相当，既可以抵抗夏季高温，又可以防止冬季低温。可以满足除臭生物菌的生存需要。

4. 主要应用范围

（1）污水处理（如：好氧池、爆气池等）、垃圾处理等领域的臭气收集贮存；

（2）医药化工、炼化、冶金等领域低压腐蚀性气体的收集贮存。

5. 结论

气体治理领域在我国还是一个较新的课题，在欧美发达国家的发展已趋于成熟，在污水池加盖工程中钢支承反吊膜结构得到广泛的应用。在我国传统的污水池加盖方式由于防腐蚀性能的缺陷已经制约了气体收集治理的发展，而耐腐蚀、轻质高强、造型多样和透光性能良好的膜结构顶盖通过工程实践效果理想，值得进行扩大推广。

参考文献

[1]克劳斯.迈克尔 膜结构建筑 大连理工大学出版社 ，2007.

[2]廖士骏 膜结构今昔面面观 世界建筑 1999.