新工艺、新材料、新技术在供水管网中的应用

1 概述 2 当前供水管道存在的三大问题 3 要重视开展爆管风险评估的研究 4 对管网供水水质的要求不断提高 需要更好更安全的管道来保障 管网水质 5 水资源的紧缺和供水企业的效益需求促使我们更加重视降低和控 制管网漏损 6 新材料 新工艺 新技术研究 应用 需要用我们以改革的精神 科学的态度积极推动 7 新工艺 新技术的应用 8 新材料的应用 9 展望 10 结论 新工艺 新材料 新技术在供水管网中的应用新工艺 新材料 新技术在供水管网中的应用 王磊王磊 供水管网是现代化城市的 生命线 由于具有其隐蔽性 系统庞 大和运行的复杂性 如何充分利用国内外先进的施工工艺和施工材 料 对现有的管网进行更新改造 并用于施工中去 已达到 二个提 高 三个降低 即提高供水的安全可靠性 提高供水水质 降低能 药耗和漏耗 的要求 是管网管理现代化进程的关键步骤 由于城市供水的发展是随着城市的发展而同步进行的 城市供 水管道敷设的时间 质量等参差不齐 管网管理的方式 手段不尽 相同 从而使产 销之间往往差异较大 对于日供水量达 300 万立 方米的特大中心城市 武汉市而言 这样一个庞杂的动态系统 必须以科学的 系统的 动态的观点来研究它并持之以恒地进行管 理 按照国家有关规定 供水行业漏损率不应超过 12 而多数城 市供水均超过这一标准 究其原因 主要与供水管网的漏损率有关 而造成管网漏损率居高不下的主要原因是管道材质差 接口刚性太 强 施工工艺落后造成质量欠佳 从 1994 年 12 月 根据国内外供水 形势发展的需要 为了进一步降低管网的漏损率 武汉市自来水公 司先后引进了球墨铸铁管 PVC U PE PPR 等国内外先进管材 且在施工上采用了阴极保护 非开挖技术等一系列先进的施工工艺 并取得明显成效 漏损率呈逐年下降趋势 一 当前供水管道存在的三大问题当前供水管道存在的三大问题 当前供水管道存在的主要问题在那里 有问题就要寻求解决问 题的办法 途径 就有需求 人们普遍关心城市的公共安全 供水管道爆管成为城市安全一 大隐患 对供水水质的要求不断提高 需要更好更安全的管道来保障管 网水质 水资源的紧缺和供水企业的效益需求促使我们更加重视降低和 控制管网漏损 二 要重视开展爆管风险评估的研究二 要重视开展爆管风险评估的研究 武汉水司供水范围约 400km2 管网长达 4000km 老化管网 使用年限 25 年以上的 所占比例高达 25 以上 其暗漏严重 产销差量相当于一个中型水厂的产水量 每年有数千万吨的自来水 白白流失 损失率居高不下一直是企业亟待解决的难题 武汉水司对水管爆管引起的城市公共安全灾害重视不够 对爆 管风险评估的研究不足 应成立专题科研项目 研究城市自来水爆 管的预警课题 通过对管网爆管规律性的认识 以科学手段 力求 及时发现 进而减少爆管 将爆管对城市带来的灾害降到最少 三 对管网供水水质的要求不断提高 需要更好更安全的管道来保三 对管网供水水质的要求不断提高 需要更好更安全的管道来保 障管网水质障管网水质 可能影响管网水质的因素 管网工程不规范施工 污染了管道 内部 无内衬管 低质量内衬管和镀锌钢管使管内结垢严重 管网 的枝状末端和环网管的低压差 低流速管段影响了管网水质 没开 展管网的定期清洗 没有进行出厂水质的调整 PH 值 等 二次供 水管道设施对水质的影响 四 水资源的紧缺和供水企业的效益需求促使我们更加重视降低和四 水资源的紧缺和供水企业的效益需求促使我们更加重视降低和 控制管网漏损控制管网漏损 管网漏损影响了供水企业的效益 我国供水企业长期的低水价 政府对供水企业的财政补贴 掩盖了企业亏损运行的状况 2000 年 漏损水量 43 74 亿立方米 损失部分的经济价值为 41 55 亿元 按 全国平均 水价 0 95 元 立方米计算 五 五 新材料 新工艺 新技术研究 应用 需要用我们以改革新材料 新工艺 新技术研究 应用 需要用我们以改革 的精神 科学的态度积极推动的精神 科学的态度积极推动 新材料 新工艺 新技术是在不断产生的需求下发展推广应用 的 没有需求就没有市场 没有市场那任何新材料 新工艺 新技 术就没有发展空间 自来水公司悠久的历史 自然垄断的经营环境有时会成为我们 的包袱 使我们在新事物面前过于谨慎 面对不断出现的新事物 我们要以欢迎的姿态拥抱它 因为它能帮助我们实现目标 对新材料 新工艺 新技术的应用 需要我们的领导和专家以 科学的负责的精神认真推动 六 新工艺 新技术的应用六 新工艺 新技术的应用 1 武汉市给水管网建设已近 100 年历史 随着城市的发展 六 十年代或七十年代安装的管道多位于城市中心区 公用设施比较密 集 而这部分给水管道在使用一定年限后 因管材质量 管道内结 垢 腐蚀管壁或因外力破坏等多种原因 影响造成这部分管道经常 出现破裂或水量渗漏 有的部分管道由于所处的地理位置有其特殊 性 不易开挖修复 一直是公司的老大难问题 但随着管道新技术不断发展 对老管道的改造工艺也不断完善 为达到降低管道破损率和水量漏损率目的 武汉市自来水公司尝试 着利用非开挖管道修复技术的新工艺对管道进行修复 2 阴极保护技术的全面推广 阴极保护是将电位较负金属接在被保护金属结构上 使两者在 电介质中形成宏观电池 前者失电子而成为阳极 阳极极化 受到 腐蚀 后者得电子成为阴极 阴极极化 得到保护 阴极保护分为 牺牲阳极法和外加电流法两种方法 这两种方法的差别在于 产生 保护电流的方式和 源 不同 前者 是利用电位更负的金属或合金 后者 是利用直流电源 自 1997 年京汉大道供水管道工程首次采 用 牺牲阳极 阴极保护技术对长距离钢制输水管道加强外防腐措施 后 牺牲阳极 阴极保护技术就一直被使用 埋地钢管采取阴极保护 牺牲阳极法 技术后 一方面可有效 地防止由于管道涂层老化及破损而引起的钢管腐蚀穿孔 泄漏 另 一方面 可使钢管的使用寿命得到成倍延长 服役期安全性得到较 大提高 3 区域检漏系统的全面使用 应以居民小区查漏治漏为重点 主攻管线及漏水探测手段 控 制方法以及先进仪器 设备的应用损失率的合理化等课题 同时 培训检漏专业技术业务骨干 区域检漏系统由两个部分组成 1 噪音记录器 该传感器可灵敏捕捉到漏水信号 并将漏水 数据信号以极低能量消耗的天线发射到接收机 2 数据接收机 一个极低能量消耗的无线接收机 用来接收噪 音记录传感器发出的噪音信息 噪音记录传感器通常靠磁铁吸附在管道上 如阀门 接头 管 道 然后在固定时间内连续探测和记录声音信号 传感器全浸没式 可长时间安装在地下管道上 七 新材料的应用七 新材料的应用 根据 1984 年至 1986 全年管道报漏信息统计分析 武汉市自 来水公司共计处理 DN 100mm 管道漏水故障 928 次 故障频率 1 4 次 日 其中 DN 300mm 管道故障率高于 DN 100mm 250mm 的管道故障率 约占总数的 85 各类管道管材漏水故障统计见下 表 DN 300mmDN 300mm 管道漏水故障统计表管道漏水故障统计表 管材长度 km 故障次数占故障总数 故障密度 次 km 铸 铁 管157 2529570 3 予应力管49 6183200 3 自应力管25 5687 30 4 钢 管1 1151 60 07 针对上述调查情况分析 目前武汉市自来水公司使用的新型管 材设备有以下几种 1 球墨铸铁管 球墨铸铁管是目前供水管网中的主要管材 在我 国城市供水管网中 铸铁管占 80 以上 近几年逐渐淘汰了灰口铸 铁管 大量使用球墨铸铁管 我国台北市在 1996 年敷设 3412km 管道中 球墨铸铁管占 84 82 日本东京市城市供水管网中 球墨 铸铁管约占 90 美国近几年内 年安装供水管道 23 万 km 球墨 铸铁管占 47 7 球墨铸铁管内衬了水泥砂浆 管内输水符合卫生要求 可承受内 水压力超过 2 0MPa 以上 其延伸率 刚度 抗拉强度均较大 管 件齐全 并能适应新安装需要 也能适应运行管道上不停水引接分 支的需要 它比非金属管材解决起来方便 其柔性接口 拆装方便 承受局部沉陷的能力好 特别在有地下 水或管内有少量余水的状况下维修容易 它比化学管材维修难度小 再加上外表首先喷涂锌层 再喷涂沥青保护 对于防止由于城市道 路下面的雨 污水管道的渗漏及土壤腐蚀性等管道耐腐蚀性比非金 属管材弱 但比钢管强 2 PP R管材树脂 PP R管具有较高的强度 有一定的耐温性能 同时还可 以回收利用 避免环境污染 所以它是目前在供水管道系统最有应 用前景的材料 大致可以分为三类I 型 均聚聚丙烯 II 型 嵌段其共聚聚丙烯 III 型 无规共聚聚丙烯 聚丙烯管 PP R 管 的特点 PP R 管除具有一般塑料管重量轻 强度好 耐腐蚀 使用寿 命长等优点外 还具有以下主要特点 无毒 耐热 连接安装方式 简单 可靠 耐腐蚀 不结垢 外型美观 产品内外壁光滑 流水 阻力小等特点 目前主要用于抄收到户及新私人用户管道安装中 采用口径 de20 de63 3 聚乙烯 PE 给水管 60 年代国外规模发展的 聚烯烃系中得到应用最多给水管材 耐蚀 有韧性 特别适用于寒冷冰冻地区室外埋地使用 其连接方 法为熔接 机械式胶圈压紧接头 一般埋地使用较多 聚乙烯 PE 按密度可分为三类 即低密度聚乙烯 LDPE 如 PE63 中密度聚 乙烯 MDPE 如 PE80 高密度聚乙烯 HDPE 如 PE100 供水 管道一般采用 PE80 或 PE100 聚乙烯原料 其优点如下 韧性强 耐腐蚀性能好 输水能力强 卫生性能好 保温性能较好 线膨胀 系数高 抗紫外线能力差 刚性不够 目前主要用于抄收到户及新 型小区的管网改造中 采用口