一 概述
隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟飛速發(fā)展和市政基礎設施建設全面展開(kāi)，特別是污水處理廠(chǎng)等環(huán)保項目日益增多，其中有相當數量的污水處理廠(chǎng)的厭氧池、污泥濃縮池、生物絮凝池等建于居民區的周邊，污水池的環(huán)境、風(fēng)貌及污水臭味等直接影響人們的生活和健康。
為關(guān)愛(ài)人民，構建和諧社會(huì )，創(chuàng )建優(yōu)美的生活環(huán)境，許多城市已經(jīng)要求將污水廠(chǎng)的污水處理池加蓋，進(jìn)行廢氣收集與治理。

二 膜結構體系簡(jiǎn)介
膜結構也稱(chēng)織物結構，它以性能優(yōu)良的柔軟織物為材料，由內部空氣壓力支承膜面，或利用柔性鋼索和剛性支承結構使膜面產(chǎn)生一定的預力，從而形成具有一定剛度并能覆蓋大空間的新型空間結構體系。
膜結構一般可分為空氣支承膜結構（即充氣式膜結構）、張拉式膜結構及骨架支承式膜結構三種，它們具有不同的結構特點(diǎn)、建筑表現形式，適應不同的應用場(chǎng)所。鋼支承反吊氟碳纖膜結構是專(zhuān)門(mén)針對污水池加蓋開(kāi)發(fā)的新型結構方式，選用了耐腐蝕的氟碳纖膜作為覆蓋材，并通過(guò)反吊的形式來(lái)適應污水池的腐蝕性環(huán)境。在國內海寧丁橋污水處理廠(chǎng)、鹽倉污水處理廠(chǎng)、蘆村污水處理廠(chǎng)、椒江污水處理廠(chǎng)、江陰南閘污水處理廠(chǎng)等污水廠(chǎng)已率先使用了鋼支承反吊氟碳纖膜進(jìn)行污水池加蓋，取得良好的效果。
鋼支承反吊氟碳纖膜結構圖例

三 鋼支承反吊氟碳纖膜結構的特點(diǎn)
1．耐久性
鋼支承反吊氟碳纖膜結構1999年成功應用于巴黎SEINNE AMONT污水池，該工廠(chǎng)有10個(gè)圓形貯水池（每個(gè)直徑55m）見(jiàn)下圖。國內與之相似的已經(jīng)建成的工程蘆村污水處理廠(chǎng)初沉池（每個(gè)直徑45m）以下為蘆村污水處理廠(chǎng)實(shí)景照片

隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟飛速發(fā)展和市政基礎設施建設全面展開(kāi)，特別是污水處理廠(chǎng)等環(huán)保項目日益增多，其中有相當數量的污水處理廠(chǎng)的厭氧池、污泥濃縮池、生物絮凝池等建于居民區的周邊，污水池的環(huán)境、風(fēng)貌及污水臭味等直接影響人們的生活和健康。
為關(guān)愛(ài)人民，構建和諧社會(huì )，創(chuàng )建優(yōu)美的生活環(huán)境，許多城市已經(jīng)要求將污水廠(chǎng)的污水處理池加蓋，進(jìn)行廢氣收集與治理。

二 膜結構體系簡(jiǎn)介
膜結構也稱(chēng)織物結構，它以性能優(yōu)良的柔軟織物為材料，由內部空氣壓力支承膜面，或利用柔性鋼索和剛性支承結構使膜面產(chǎn)生一定的預力，從而形成具有一定剛度并能覆蓋大空間的新型空間結構體系。
膜結構一般可分為空氣支承膜結構（即充氣式膜結構）、張拉式膜結構及骨架支承式膜結構三種，它們具有不同的結構特點(diǎn)、建筑表現形式，適應不同的應用場(chǎng)所。鋼支承反吊氟碳纖膜結構是專(zhuān)門(mén)針對污水池加蓋開(kāi)發(fā)的新型結構方式，選用了耐腐蝕的氟碳纖膜作為覆蓋材，并通過(guò)反吊的形式來(lái)適應污水池的腐蝕性環(huán)境。在國內海寧丁橋污水處理廠(chǎng)、鹽倉污水處理廠(chǎng)、蘆村污水處理廠(chǎng)、椒江污水處理廠(chǎng)、江陰南閘污水處理廠(chǎng)等污水廠(chǎng)已率先使用了鋼支承反吊氟碳纖膜進(jìn)行污水池加蓋，取得良好的效果。
鋼支承反吊氟碳纖膜結構圖例

三 鋼支承反吊氟碳纖膜結構的特點(diǎn)
1．耐久性
鋼支承反吊氟碳纖膜結構1999年成功應用于巴黎SEINNE AMONT污水池，該工廠(chǎng)有10個(gè)圓形貯水池（每個(gè)直徑55m）見(jiàn)下圖。國內與之相似的已經(jīng)建成的工程蘆村污水處理廠(chǎng)初沉池（每個(gè)直徑45m）以下為蘆村污水處理廠(chǎng)實(shí)景照片

此工程選用進(jìn)口膜材產(chǎn)品，在使用和安裝前采集了膜材的樣塊進(jìn)行了徹底的分析并進(jìn)行了相關(guān)的觀(guān)測，這些試驗肯定了氟碳纖膜完全適合廢水處理環(huán)境。生產(chǎn)商同時(shí)針對化學(xué)品對膜材的破壞老化影響進(jìn)行了分析，試驗包括：（1）超常時(shí)間浸泡在含有NH3和H2S04的不同水溶液中。（2）在浸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。（3）抗水解作用：嚴格按照NFG37122。經(jīng)過(guò)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(zhì)保證。自1999年建造以來(lái)，使用效果良好。
鋼支承反吊氟碳纖膜結構的巧妙之處在于“反吊”，采用了抗腐蝕能力很強的氟碳纖膜把廢氣罩住，鋼結構在外側將氟碳纖膜懸吊。這樣既充分發(fā)揮了氟碳纖膜的抗腐蝕性能，又從根本上解決了鋼結構與腐蝕性氣體接觸帶來(lái)的腐蝕問(wèn)題，因而鋼構件可以按普通建筑結構等級考慮，具有50年的使用壽命，充分發(fā)揮了鋼支承的結構性能，實(shí)現了結構骨架與覆蓋材性能的完美結合。
2．安全性
鋼支承反吊氟碳纖膜結構對荷載的抵抗能力更強，常見(jiàn)的結構荷載主要為自重，風(fēng)載，雪載和地震作用。
（1）自重 氟碳纖膜自重一般只有1kg/m2左右，屬于輕質(zhì)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(yáng)光板和玻璃鋼板需要大量的檁條支承，而膜是通過(guò)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(fēng)載 氟碳纖膜的形狀多為圓錐體，而且由于氣體收集的要求整體都為封閉的，風(fēng)會(huì )從曲線(xiàn)的膜面滑過(guò)，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(fēng)洞試驗的數據則更小些，這樣從體型上削弱了風(fēng)載對結構的影響。處于臺州地區的椒江污水處理廠(chǎng)污水池采用了鋼支承反吊氟碳纖膜結構，經(jīng)歷了最強的臺風(fēng)“卡努”（最大風(fēng)力17級），結構完好無(wú)損，也充分體現了它的抗風(fēng)優(yōu)勢， 以下為椒江污水處理廠(chǎng)實(shí)景照片。

（3）雪載 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(jìn)行選取，也可有條件自行做滑雪試驗。
（4）地震作用 由于膜自重很小，而且結構屬于柔性體系，自振周期長(cháng)，根據公式地震慣性力I(t)＝－m[ÿg(t)+ ÿ(t)]，可見(jiàn)當質(zhì)量m較小，自振周期t較大時(shí)，地震作用很小，因此可以大幅度地減少地震作用的影響。
3．安裝快捷，檢修方便
（1） 安裝快捷 鋼支承和膜體的加工都在工廠(chǎng)進(jìn)行，加工質(zhì)量得到可靠保障�，F場(chǎng)安裝時(shí)間短，減少了對場(chǎng)地的占用。尤其是舊池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。
（2） 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(guò)在邊膜上預留門(mén)和通道的方式解決，參見(jiàn)巴黎污水池圖可知這種結構實(shí)現開(kāi)門(mén)開(kāi)窗十分便捷，可滿(mǎn)足任何工藝上的需求。
4．美觀(guān)性
（1）形式靈活多樣 鋼支承反吊氟碳纖膜結構可根據場(chǎng)地條件的不同，設計與周?chē)�環(huán)境相協(xié)調的外觀(guān)，充分顯示了柔性結構的特點(diǎn)。
（2）光學(xué)美感 氟碳纖膜材料的透射率約為6％，在日照下結構內部具通透性和明亮度，能滿(mǎn)足內部設備檢修的需求，在夜間燈光照明時(shí)，光線(xiàn)透過(guò)膜材能達到特殊的建筑效果。
（3）自潔性 氟碳纖膜的表面處理具有良好的自潔性能，限制了灰塵堆積，便于維護，其抗污染能力遠遠超過(guò)傳統覆蓋材，能使建筑保持清潔的外觀(guān)。
（4）造型美觀(guān) 鋼結構骨架粗獷壯觀(guān)，充滿(mǎn)陽(yáng)剛的力感美，而氟碳纖膜則外觀(guān)優(yōu)雅，顯得輕盈而飄逸，充滿(mǎn)陰柔的曲線(xiàn)美，可謂剛柔并濟，相得益彰。在平淡的廠(chǎng)區必將形成一道亮麗的風(fēng)景線(xiàn)，成為工廠(chǎng)具標志性的建筑，使其充滿(mǎn)工業(yè)現代化的氣息。



5．綜合經(jīng)濟性比較
經(jīng)濟性分析以15年作為一個(gè)計算周期，對三種污水池加蓋系統進(jìn)行比較(見(jiàn)加蓋方案說(shuō)明)
從長(cháng)期投入（15年）經(jīng)濟性考慮，普通碳鋼（反吊）＋氟碳纖膜的結構形式的經(jīng)濟性遠遠超出其它兩種結構，而且二次更換只需要更換氟碳纖膜部分，而其它兩種結構需要整體更換。廢氣治理作為一個(gè)長(cháng)期行為，從深遠的意義上講鋼結構反吊氟碳纖膜結構應是首選。

四 結束語(yǔ)
綜上所述，氣體治理領(lǐng)域在我國還是一個(gè)較新的課題，歐洲的發(fā)展已趨成熟，在污水池加蓋工程中鋼支承反吊氟碳纖膜結構得到廣泛地應用。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(jīng)制約了氣體收集治理的發(fā)展，而耐腐蝕、輕質(zhì)高強、造型多樣和透光性能良好的膜結構頂蓋通過(guò)工程實(shí)踐效果理想，值得進(jìn)行擴大推廣。