Selezione e analisi tecnica dei raccordi per tubi PE nel progetto di trattamento delle acque reflue di Xu Xiake Town, Jiangyin

In qualità di città natale di Xu Xiake, "esperto del turismo mondiale", Xu Xiake Town, Jiangyin City, ha ottenuto notevoli risultati nella governance dell'ambiente idrico negli ultimi anni. Nel 2023, il "progetto di potenziamento ecologico e di potenziamento della biodiversità delle zone umide di River nell'area di Baiqugang Xu Xiake" implementato dalla città è stato selezionato con successo come progetto di supporto al fondo di prevenzione e controllo delle acque delle acque centrali. Questo progetto mira a migliorare la qualità dell'acqua e l'ambiente ecologico di 32 fiumi in città attraverso misure complete. Il progetto di trattamento delle acque reflue di Xu Xiake Town adotta un sistema di raccordo a tubo basato su tubi PE (polietilene). Questa scelta considera pienamente l'ambiente geografico locale, le caratteristiche ingegneristiche e i requisiti di sviluppo sostenibile. In un progetto di governance dell'ambiente idrico così importante, la selezione dei raccordi per tubi di trattamento delle acque reflue è direttamente correlata alla qualità del progetto e all'effetto operativo a lungo termine. Pertanto, è necessario considerare in modo completo le prestazioni materiali, l'adattabilità ambientale, la comodità della costruzione e l'economia.

1. Caratteristiche tecniche e vantaggi di PIPE PE

Nel progetto di trattamento delle acque reflue di Xu Xiake Town, i tubi di polietilene (PE) sono utilizzati principalmente come materiali per raccordi per tubi di core. Questa scelta si basa sull'eccellente performance dei tubi PE in molti aspetti. Come materiale polimerico elevato molecolare, il tubo PE ha vantaggi completi che altri tubi tradizionali non possono eguagliare ed è particolarmente adatto per il trattamento delle acque reflue e l'ingegneria ambientale.

In termini di proprietà fisiche e chimiche, i tubi PE funzionano bene. Questo materiale ha un'eccellente resistenza alla corrosione e può resistere alla corrosione delle sostanze comuni di acido e alcali, solventi organici ed elettroliti nel trattamento delle acque reflue, evitando i comuni problemi di corrosione elettrochimica dei tubi metallici. Allo stesso tempo, la parete interna dei tubi PE è liscia, il coefficiente di rugosità è basso (N≈0,009) e la resistenza al flusso d'acqua è ridotta, il che può ridurre efficacemente la deposizione di sporcizia e la perdita di energia. Xu Xiake Town si trova nella posizione privilegiata del delta del fiume Yangtze, con un alto livello di acque sotterranee e una forte corrosività del suolo. Queste caratteristiche dei tubi PE soddisfano solo le esigenze del progetto.

Dal punto di vista delle proprietà meccaniche, i tubi PE hanno un'elevata durezza e resistenza all'impatto e il loro allungamento in pausa è generalmente superiore al 350%, che può adattarsi all'insediamento irregolare della fondazione e alle forze esterne come i terremoti. Questa caratteristica è particolarmente importante nelle aree di fondazione del suolo morbido come Xu Xiake Town. Inoltre, i tubi PE sono leggeri (la densità è solo 0,94-0,96 g/cm³), che è 1/10 del peso dei tubi di calcestruzzo delle stesse specifiche, riducendo notevolmente la difficoltà di trasporto e installazione. La pratica ingegneristica mostra che l'uso di tubi PE può ridurre l'uso di macchinari di costruzione di circa il 30% e ridurre il periodo di costruzione di circa il 25%.

L'affidabilità della connessione è un altro grande vantaggio dei tubi PE. L'uso della tecnologia di connessione di fusione elettrica può ottenere una connessione essenziale con una resistenza articolare non inferiore alla resistenza del corpo del tubo, riducendo notevolmente il rischio di perdite di interfaccia comune nei tubi tradizionali. Nel progetto di trattamento delle acque reflue di Xu Xiake Town, il sistema di rete per tubi deve attraversare terreni complessi e i requisiti di qualità della connessione sono estremamente elevati. Questa caratteristica dei tubi PE soddisfa le esigenze ingegneristiche.

In termini di durata di servizio, i tubi PE si comportano bene. I tubi PE di alta qualità possono durare per più di 50 anni in normali condizioni di utilizzo, che sono molto più alte rispetto ai tubi in cemento tradizionali (circa 20-30 anni) e tubi metallici (15-25 anni). L'analisi dei costi del ciclo di vita mostra che sebbene l'investimento iniziale dei tubi PE sia leggermente più elevato, a causa dei bassi costi di manutenzione e della lunga durata, il suo costo totale oltre 50 anni è inferiore del 15-20% a quello dei tubi tradizionali.

Tabella: confronto delle prestazioni di tubi PE con altri tubi comuni

2. Analisi della compatibilità tra requisiti di ingegneria e selezione dei raccordi per tubi

Come progetto principale del miglioramento completo dell'ambiente idrico nella regione, il progetto di trattamento delle acque reflue nella città di Xuxiake ha le caratteristiche del sistema su larga scala, del sistema complesso e della sensibilità ambientale, che porta a termine requisiti speciali per i raccordi per tubi. L'alto grado di adattabilità tra lo schema di progettazione ingegneristica e la selezione di raccordi per tubi è il fattore chiave per garantire la riuscita implementazione del progetto.

La scala del progetto e la complessità del sistema richiedono che i raccordi per tubi abbiano prestazioni di connessione altamente standardizzate e affidabili. Il progetto di miglioramento dell'ambiente idrico nella città di Xuxiake copre 32 fiumi e il contenuto di implementazione include più sottosistemi come l'intercettazione degli inquinanti, la purificazione dell'acqua, il restauro ecologico del fiume e il ripristino completo degli ecosistemi acquatici. Una rete di ingegneria così grande richiede vari raccordi per tubi per essere altamente coerenti in specifiche, interfacce e prestazioni. I tubi PE hanno un alto grado di produzione standardizzata, con una gamma completa di specifiche da DN50 a DN2000 e un metodo di connessione unificato, che semplifica notevolmente la difficoltà dell'integrazione del sistema. In confronto, se si utilizzano tubi in cemento o tubi in ghisa, la diversità dei loro tipi di interfaccia e dimensioni aumenterà la complessità del sistema e ridurrà l'affidabilità ingegneristica.

L'adattabilità del terreno è una considerazione importante nella selezione di raccordi per tubi. La città di Xuxiake è adiacente al lago Taihu nel sud e al fiume Yangtze a nord. Il livello delle acque sotterranee è elevato e la capacità portante della fondazione è bassa. Alcune condutture del progetto devono passare attraverso fondazioni di terreno morbido e strutture esistenti, che richiedono una flessibilità estremamente elevata e prestazioni di costruzione senza trincea dei tubi. La flessibilità dei tubi PE consente loro di adattarsi a un certo grado di deflessione e possono comunque mantenere l'integrità strutturale e la tenuta sotto un regolamento irregolare. Inoltre, i tubi PE sono adatti per la costruzione utilizzando tecnologie senza trincea come la perforazione direzionale orizzontale, che è particolarmente importante quando si attraversano aree sensibili come strade e fiumi.

Le caratteristiche e i processi di trattamento della qualità dell'acqua influenzano direttamente anche la selezione di raccordi per tubi. Durante il trattamento delle acque reflue, i tubi possono essere esposti a mezzi complessi contenenti sostanze corrosive, particelle solide e microrganismi. L'inertezza chimica dei tubi PE consente loro di resistere a sostanze corrosive come componenti acidi e alcalini e acido idrosulfurico nelle acque reflue. La sua parete interna liscia riduce la deposizione di sporcizia e la crescita batterica, che aiuta a mantenere l'efficienza del trattamento e la qualità dell'acqua dell'effluente. Al contrario, i tubi metallici sono soggetti a corrosione elettrochimica e i tubi in cemento possono deteriorarsi a causa di batteri che riducono i solfato. Il progetto Xuxiake Town include anche unità di processo come letti galleggianti ecologici, strutture di aerazione e trattamento in situ dei punti vendita. I tubi PE sono più compatibili con queste apparecchiature di processo e sono più convenienti e affidabili da connettersi.

Anche i requisiti di stadiazione e manutenzione del progetto sono importanti considerazioni. I progetti di governance dell'ambiente idrico su larga scala sono generalmente implementati in fasi, richiedendo al sistema di tubi di avere una buona comodità di scalabilità e manutenzione. La tecnologia di connessione di fusione elettrica dei tubi PE consente la comoda aggiunta di rami o la sostituzione delle sezioni del tubo in un sistema già operativo senza la necessità di chiudere l'approvvigionamento idrico. Come componente del progetto EOD "Yangtze River to Taihu Lake", il progetto Xuxiake Town potrebbe affrontare l'espansione del sistema e gli aggiornamenti in futuro. Questa caratteristica dei tubi PE offre flessibilità a lungo termine per il progetto.

Tabella: corrispondenza tra i requisiti del progetto di Xuxiake Town e le caratteristiche del tubo PE