随着城市化进程的加快,城市供水对城市的发展愈来愈重要。但一些城市供水管网老化,管材低劣,施工技术落后,不仅导致供水损失,而且造成水压下降、管网水浊度偏高,严重影响服务水压和供水水质。据不完全统计,2000至2003年因爆管停水的事故达十三点七万次,管网水质发生二次污染达四千三百余次。
2004年年底,本是东北基本完成对严重老化和漏损严重的供水管网改造任务的最后期限。但截至2004年底,东北三省已改造城市供水管网935公里,仅占下达计划的39.1%,完成投资9.7亿元,仅占下达计划的49.6%。
早在2000年11月国务院在《关于加强城市供水节水和水污染防治工作的通知》中就要求:对运行使用年限超过50年以及旧城区严重老化的供水管网,争取在2005年前完成更新改造工作。
随后在2003年8月,建设部在《关于进一步加强城市节约用水和保证供水安全工作的通知》中进一步提出,北方缺水城市要加快城市供水管网改造进度,力争在2004年底前基本完成。
文件频仍的背后是严峻的现实。2002年,全国408个城市公共供水系统的平均漏损率达到21.5%,按此漏损率推断,全国408个城市供水年漏损量近100亿立方米,相当于全国3年的节水量。
2004年底印发的《辽宁省节水型社会建设发展纲要》显示,全省缺水14.52亿立方米,城市供水管网的损失率平均在20%。而《调研报告》表示,在辽宁省16个20万以上人口的城市中,实际需更新改造的城市供水管网就有2397公里,占管道总长度的18%。
根据建设部等部门安排,2003年和2004年东三省的供水管网改造规模仅为2391.02公里,总投资19.52亿元,其中:国家预算内专项资金2.87亿元,地方自筹16.65亿元。
但这两个都不是好办法,都具有浓厚的传统政府模式。有限的国债资金和地方财政投入相对于庞大的改造资金需求只是杯水车薪。而管网改造的投资费用全部计入水价,将会使目前水价翻番,这将成本全部转移到了居民。
这涉及一个机制问题,像供水管网改造这样的基础设施建设需要一种市场化的机制来运作。资金来源仍然需要国家、地方和企业的三者组合,但必须按照市场主体方式来合作,比如代建制;必须按照市场机制来约束钱的使用。
合肥如今的日供水能力已达117万立方米,比2003年底的87.5万立方米递增了29.5万立方米。随着‘大建设’中更多城市道路的改造和新建,特别是滨湖新区及合肥科技城的建设,各项市政基础设施建设的配套上马,供水区域和供水服务将不断扩大。根据‘大建设’城市道路扩建计划和城市供水管网改造计划,组织落实供水管道工程改造及建设任务。08年继续实施的区域供水项目工程将有力促进合肥城乡一体化发展进程。
2008年合肥供水集团还将完成董铺水源厂取水能力的改造,由每天75万立方米提高到92万立方米,最大限度取用优质水源,确保供水。六水厂一期工程净水厂主体构筑物的土建施工及部分工艺管道安装、新桥机场水厂工程净水厂和水源泵房主体构筑物的开工等,也将是今年合肥供水要完成的任务。
据了解,沧黄高速、沧宁省级公路分别于沧县尹家桥村和北蔡庄村附近,跨越大浪淀向市区的供水管线。并行的两条管线分别于1996和2001年铺设,都是直径1.2米、使用寿命约30年的预应力水泥管。由于管线材质较差容易发生爆管事故,并且如果道路竣工后,维修损坏供水管线就成了令人挠头的事儿,而一旦出现管线事故将会影响全市水源供应。
两条公路跨越处更新的管线长度分别为50米和40多米。更换后的钢管不仅抗压能力强,而且其寿命能超过了50年。即使管道出现故障,只要在一侧打开一个“人孔”,维修人员就可轻松进入管道内修复了。
在大浪淀建成前,位于沧县崔尔庄的“新水源”(地下水源)是市区惟一水源地。如今该水源虽已“退居二线”,但仍然是狮城重要的备用水源。沧保高速公路于沧县董褚寺村跨越该水源的供水管线。这次更新加固过程中,有两处共160米的自应力混凝土管被更换成球墨铸铁管,在承重能力和使用寿命等方面新管道都高出原管道许多。
南平市总投资2980万元,分二个阶段对南平中心城区供水管网进行大规模改造,解决延城市区供水管网老化和跑冒滴漏等问题,确保市区正常供水及提高供水安全性。至2004年6月,首期工程已完成。
南平市中心城区管径100毫米以上的输配水管总长约61公里,中心区低区管网以环状为主,高区管网以枝状为主。中心区主要有两条供水干管,一条是沿江滨路至南平大桥的配水干管,另一条是从水东桥头至新建二路的管径500毫米的配水干管。
延城有着特殊的地理环境,高区供水相互独立,且为枝状供水,因地势高程差异较大,管内水压较高,供水安全性能差。由于早期建设的管网管径小,加之使用年限较长,管道老化等方面因素,无法确保高区供水安全性,也与城市日益增长的供水需求产生了尖锐矛盾。随着城市的发展,高区管网改造已迫在眉睫。
2003年10月,南平市中心城区管网改造工程正式启动,改造工程分两个阶段进行,2003年10月至2004年6月,已完成了九二泵站供水高区配套供水管网工程、玉屏桥至洋丹DN300供水管道改造工程、九二泵站及4000立方米高位水池,对约5340米的供水管道进行了改造。2004年7月至2005年12月,建设安丰桥水厂到水东桥头管径为800毫米的输水管道、九二泵站供水高区配套供水管网及马坑路供水管道改造工程,共完成约9600米长的管道改造任务。
2、实施阶段。(2008年10月——2010年10月)完成旧城区、水南片区及水西片区的配水管网改造,搬迁水西水厂。(1)2008年计划投资333万元,完成西北、东北片区配水管网,一户一表、水表出户改造,做好水西水厂搬迁前期工作;(2)2009年计划投资874万元,完成东南、西南、水西片区配水管网,一户一表、水表出户及旧城区部分供水干管改造,完成水西新水厂建设;(3)2010年计划投资729.5万元,完成水南片区配水管网,一户一表、水表出户及旧城区部分供水干管和上水南路、下水南路供水干管改造。
全省建设系统把改造旧的管网设施与建设新项目结合起来,大力提高城市供水质量。张家口、承德、邢台、沧州、廊坊、衡水加快城市供水监测站建设,其中衡水和沧州市已完成建站工作。
2005年,全省12个集中式饮用水源地水质达标率为98%,超过目标一个百分点。全省各级环保部门按照国家环保总局、卫生部等五部委下发的《饮用水水源保护区污染防治管理规定》,加强集中式饮用水源地保护区环境保护工作。全省以保护集中式饮用水源地为重点,坚决落实集中式水源地环境保护区划,让群众喝上干净水。各地对各类使用、备用的集中式饮用水源地进行检查,按照各级保护区的功能要求,清查应禁止或限制的各类项目和活动,严厉打击偷排偷放、不正常运行治污设施等环境违法行为。
人们在生活和生产过程中均使用水。水在使用过程中受到污染成为污水或废水,需进行处理和排放。城市内大气降水(包括雨水和冰雪融化水)也需及时排除。将缄市污(废)水和降水按要求进行收集、处理和排放的工程称为排水系统。
第四节 供水管道材料及应用技术
一、解读U-PVC管在供水管道中的应用
随着城市建设的发展,人民生活水平的提高对饮用水水质提出了更高的要求。同时,为保证供水管网水质,国家建设部、化学工业部、中国轻工业总会、国家建材局、中国石化总公司联合发文给水管道严禁使用镀锌钢管,淘汰灰口铸铁管的规定。
灰口铸铁管特别是镀锌钢管已是影响供水水质、管网损漏的主要原因之一,同时因灰口铸铁管、镀锌钢管管壁结垢使管网输水能力减小,增加了输水阻力,严重威胁输水的安全可靠性。
1、推广应用U-PVC管
目前市场上用于给水的塑料管种类繁多,各种塑料管各有优缺点,因此,必须结合实际选用合适的塑料管材。选用新型管材的基本原则:
(1)技术法规完整,产品标准及设计、施工及验收规范齐全;
(2)管材规格齐全,配套管件规格、类别齐全;
(3)便于施工,操作便利,不需要特殊工具,快速可靠;
(4)便于接支管,不停水可开三通接支管
(5)维修方便,维修方法简单,维修管件齐全;
(6)管材不受污水、工业废水和各种有害气体等的腐蚀;
结合上述几条基本原则,认真对市场上众多生产厂家的产品进行
分析,并参照其它水司成功经验及使用中的问题,根据企业自身实际,确定将U—PVC管作为灰铸管及镀锌管的替代产品。U-PVC管具有重量轻,不生锈,不结垢,内壁光滑,水力条件优越,不会产生管道二次污染,而且U-PVC管相比对其它塑料管材,技术成熟,管材、管件规格齐全,便于维修等,并有成功使用的实践。目前生产U—PVC管厂家众多,管件通用不很好。
另外,结合U-PVC各种连接方式,施工人员实际操作习惯,明确DN300、DN200、DN150、DN100管材选用U-PVC承插橡胶圈连接。
2、应用中的几个注意点
U-PVC管作为埋地给水管材,在全国应用已有几年,应用中的一些注意点:
(1)沟槽开挖及回填。
与球墨铸铁管及钢管相比,U—PVC管重量轻,装管方便,用人工较少,对施工机具要求不高。正是基于以上特点,施工时,施工单位为节约费用,沟槽开挖宽度有时达不到规范要求,如有时DN200管沟槽宽度为0.6-0.7M。虽不致影响管道安装,但回填质量很难保证,其土壤压实度无法保证。特别是与新建道路工程同时施工时,一般多为修路单位做好二灰结石层后,管道工程才开挖沟槽,一般管道设计埋深为1.5M左右,实际只需挖0.8-1M左右,沟槽又窄又浅,回填很难达到要求,路面层压实时,很容易造成管道破裂,亦会影响道路工程质量。
另外,沟底应保证不小于100MM的砂垫层厚度,特别在老城区,沟底建筑垃圾较多,必须严格执行规范,保证回填质量,使管道能安全运行。由于U—PVC自身管材的限制,管沟开挖应尽量选择在人行道或绿化带下进行,避免埋设在快车道下。
(2)管道安装
U-PVC管较金属管材比重要小。安装时需人工少,安装成本较低,其连接方式采用胶圈接口,大大提高了安装效率,管径愈大,优越性愈明显。其不足是管道端口无顶进深度标志线,不便于安装时掌握顶进深度,特别是夜间安装时,其影响更大,容易造成漏水或试压不成功。另外,管道安装时经常需切割管子。切口端面必须认真坡口,特别在翻越其它地下设施时,因U-PVC弯头多为双承口,不同于直线安装。如果坡口不到位,很难安装,也易顶坏胶圈或使胶圈错位。对于部分管件的连接须采用胶水沾接的,必须均匀涂抹,以保证工程施工质量。
(3)管道试压
管道试压时,规范中规定水压试验的静水压力不得小于设计内水压力,且不得小于0.8Mpa。我司沿用球墨铸铁管材试验标准,试验压力为1.0MPa,稳压30分钟,U—PVC管轴向线膨胀系数比金属管材大,若试压标准较规范高,试压时接口一般会滑出2-5MM,因此试压时回填土方必须达到要求的压实度,管道支墩达到设计强度,后背安全稳固,同时,打压时观察各接口,保证试压顺利进行,确保工程质量。
(4)管道支墩
作为给水管材,U—PVC管应用已有一段时间,但相关标准、规范不很齐全,如管道支墩作法,金属管材支墩做法已有相对完整的标准图集,施工人员对金属管材支墩做法已熟悉,实践中,施工人员往往按金属管材支墩作法砌筑U—PVC管村支墩,而U—PVC管与金属管材因其材质特点有很大不同,应区别
分析,规范中明确规定“U—PVC管道不得采用360°”满包混凝土进行地基处理或增强管道承载能力”。
U-PVC管作为城市供水管的新型管材,以其所具有的优越性在供水工程中的应用日益广泛,在生产实践中还需要不断总结,进一步完善健全技术规范及相关标准,为U—PVC给水管应用推广做出更大贡献。
二、解析供水管道腐蚀的现状及对策
由于过去在设计、施工、管材等方面的种种原因,使开供水系统存在着亟待解决的问题。原敷设的无内衬管道已基本腐蚀,管道内壁结垢现象严重,当水压水量波动时就容易形成“红水”(铁锈水),严重影响了企事业单位和居民的生产生活,成了综合环境看不见的死角,工矿企事业单位及居民要求改善水质的呼声强烈。
1、供水管道腐蚀的现状
除了百姓生活水平提高及高新技术企业对水质的较高要求外,自来水在输送过程中受到管道的“二次污染”是主要原因,引起“二次污染”的主要原因又是管道腐蚀产生的锈蚀物。凡是没做内衬的管材,使用5年以上均百分之百地被锈蚀,尤其是普通铸铁管材更为明显,结出5cm高的锈瘤。从管道中取出的锈块,大的约有6厘米,可见管道腐蚀的严重性。供水管道内部严重的腐蚀结垢,在流速偏低或滞留水的管网末端,一旦管内水流改向或突然加快时会引起水浑浊、发黄。内部结垢还造成管径断面缩小,有的DN100管的断面仅相当DN50管的断面或者更小,严重影响管网水质及输水能力。管道缩径很厉害,影响水质水压,加大了管网运行负荷。开发区管网早期(1990年以前)铺设的供水管道所使用的管材大都以普通铸铁管和镀锌钢管为主,并很少有内衬。其中铸铁管自DN300—DN700,管线长度约8000m。这些受腐蚀管线成了城市供水水质的最大污染源,也成了供水企业的一块心病。
2、管道产生锈蚀后的危害
(l)管内锈蚀对供水水质的影响
由于长期受到水的腐蚀作用,管内壁上生成一种含有多种成分和细菌的“生长环”,它的厚度主要受水质、管道材料和使用时间的影响,这些锈垢上所含的多种成分和细菌,会溶于水中,使水质受到“二次污染”。还有管道结垢后,水质“二次污染”,使水中余氯被有机物消耗殆尽,所以细菌的总数增加,在这些细菌中有病原菌,也有对管道起腐蚀作用的细菌。这些各种各样的细菌,有的严重影响水质,有的则加剧了管道腐蚀,从而缩短管道的使用寿命。水质受到污染,严重影响了用水者对开发区的信心。
(2)管道锈蚀降低输水能力,电耗增高
管道内“生长环”的逐年加厚,不仅影响供水水质,还严重影响原有管道的过水断面,降低输水能力,也使管道阻力增大,而造成供水压力下降。为了保证供水服务的水压,必须采用高扬程水泵来加大水压,这不仅浪费电能,也会增大漏失水量。例如有约为1米DN200的管道使用10年后就产生1.5公斤的铁锈。因此,清除管道锈蚀垢,并防止其再生锈,不仅能提高输水能力,更可提高供水水质,改善开发区形象。对起步区2平方公里DN300-700的供水主管线进行翻新,是改善该区域水质的惟一途径。
3、解决管道腐蚀的技术方法
目前比较成熟的免开挖管道修复技术除了能保证管道的使用寿命外,还减少了对城区的破坏,成本也较新敷设管道低,是解决供水管道腐蚀问题的行之有效的新方法。目前在深圳、武汉、济南等地已有成功应用。主要的技术方法有:
(1)刮管方法
1)高压射流法
这种方法,可以不需要断管面利用管道本身的一些附属设备进行除垢。使用的喷头直径很小,喷射出水流的除垢效果距离喷头越近越好。所以清洗管道的口径适合中、小型管道。
2)机械刮管
机械刮管的施工长度,一般每次可刮管100-150米,对于较长距离的管道要分成若干个清洗段,分别断开,逐段实施,从而增加人工开挖工程量和施工停水时间。机械刮管涂衬每进行一个工作段,需要断管、刮管、涂衬、水泥砂浆养护、冲管等多道工序,一般要5-7天才能完成。
3)弹性冲管器法(Poly-Pig清管法)
Poly-Pig,意思是利用充气的特制工具来刮掉管道内壁附着物。使用poly-pig清洗管道,可针对软硬不同的锈蚀、结垢,选用不同形式的清管器,既可除掉管道内的锈蚀结垢物,也能对新排管道通水前进行清除,并且节水、高效。Poly-Pig清管方法适用于DN100以上的各种口径管道除垢工作,一次清管长度可由几十米到几千米,只要管道没有变径,可通过任何角度的弯管和阀门(除蝶阀外),进行长距离清管。清管时施工停水时间短,一般100米的管道,只用一天就可以清洗干净,并恢复供水。弱点是目前国内还没有与其配套的衬里技术,另外,除锈效果也不是很好。
4)空气脉冲法
这种方法利用气水混合物不断变换压力使管道内壁附着物脱落,这是一种特别适合城市供水管道内除锈的方法。
除锈是管道翻新的基础。另外,从外地成功经验看,单纯利用一种方法的效果都不太理想。故应针对管道内结垢成分进行调研后,才能找出一种行之有效的方法。
(2)管道衬里的方法和类型
旧管道刮管除锈后的管道衬里可使旧管道恢复原有输水能力,延长管道的使用寿命,这项工作是非常必要的。但刮管以后如不进行涂衬的管道,通水后的腐蚀速度是非常快的。
1)水泥砂浆衬里
水泥砂浆衬里靠自身的结合力和管壁支托,结构牢靠,其粗糙系数比金属管小,对管壁能起到物理性能保障外,也能起到防腐的化学性能,因水泥与金属管壁接触,形成很高的pH值。
2)环氧树脂涂衬法
环氧树脂具有耐磨性、柔软性、紧密性,使用环氧树脂和硬化剂混合后的反应型树脂,可以形成快速、强劲、耐久的涂膜。
环氧树脂的喷涂方法一次喷涂的厚度为0.5-1mm,便可满足防腐要求。使用速硬性环氧树脂涂衬后,经过2小时的养护,清洗排水后便可使管道投入运行。
3)内衬软管法
用内衬软管法来解决旧管道防腐的方法,有滑衬法、反转衬法、“袜法”及用Poly-Pig拖带聚胺脂薄膜的方法等。这些方法都能形成“管中有管”的防腐形式,防腐效果非常好,在长距离无支管的情况下特别适用,但不适合城市供水管道。
利用不开挖技术对管道进行翻新,在保证管道使用寿命的前提下改善水质,是一种行之有效的城市地下管道施工技术。根据外地经验,非开挖技术与新敷设管线造价相当,但避免了对建成区的破坏,对环境影响也较少。我们的具体做法是:对起步区2平方公里市政管线(约8000米)进行翻新,全部采用具有环氧树脂涂层衬里的管材,拟分期完成。其中一期工程主要改造金沙江路(衡山路—泰山路)、泰山路(金沙江路—黄河路)共计DN700管线600米、DN600管线1140米、DN400管线1500米;二期工程主要改造漓江路、金沙江路(长江路—长白山路)、珠江、黄河路(泰山路—泰山路)及长白山路。此项工程大约需2年左右时间完成。
旧管道内沉积和锈蚀的日益严重,不仅降低了供水能力,还导致管道内水质恶化,影响区域形象。因此,加强给水管道的科学管理,正确解决管道内的沉积锈蚀,利用管道的刮管与涂衬,是提高效益、节约资金、搞好服务的一项重要措施,它既能改善供水水质,又可延长管道的使用寿命,有不容忽视的经济效益和社会效益。
三、供水管网中阀门问题的探讨
供水管网中的阀门操作并不频繁,长期待命,一旦召唤,难以奏效。因此,在阀门选型、阀门制造、阀门检验、阀门组装、阀门管理上均有许多内容值得商讨。
1、阀门的选型
(1)闸阀与蝶阀
在供水管网中为了降低管道覆土深度,一般口径较大管道选配蝶阀,对覆土深度影响不大的,力求选配闸阀,致于口径的分界线应各地按具体情况考虑。从近十年使用情况而言,蝶阀出现的故障比闸阀高,因此在条件许可的情况下,扩大闸阀的使用范围是值得关注的。
(2)闸阀
近年来,国内不少阀门制造厂家,研制、仿制软密封闸阀,这种闸阀比传统的楔式或平行双闸板式闸阀有如下特点:
1)软密封闸阀的阀体、阀盖采用精密铸造法铸造,一次成型,基本不机械加工,不使用密封铜环,节约有色金属。
2)软密封闸阀底部无凹坑,不积存渣物,闸阀启闭的故障率低。
3)软密封衬胶阀板尺寸统一,互换性强。
因此软密封闸阀将是供水
行业乐意采用的一种形式。目前国内制造的软密封闸阀口径达1500mm,但多数厂家制造的口径在80-300mm间,国内制造工艺上尚有诸多问题,从此次考察的情况而言,上海某阀门制造公司的阀体是委托国内铸造厂用树脂砂造型翻铸的,软密封阀板是从国外某公司进口的。该公司认为软密封闸阀的关键部件是衬胶阀板,而衬胶阀板的技术要求较高,国外也不是所有厂家都能达到的,往往是从质量可靠的厂方购进组装。
国内软密封闸阀的铜螺母块是嵌挂在衬胶阀板上方的,类似闸阀的结构,由于螺母块的活动摩擦容易使阀板的衬胶剥离。国外某公司的软密封闸阀,铜螺母块是镶嵌在衬胶闸板内,形成整体,克服了上述缺点,但阀盖与阀体组合的同心度要求较高。
启闭软密封闸阀时,千万不应关闭过死,只要达到止水效果即可,否则不易开启或衬胶剥离。山东某阀门制造公司,在阀门试压检验时,使用扭力板手来控制关闭的程度,作为自来水公司的阀门操作人员也应效此种启闭方法。
(3)蝶阀
当前蝶阀选型中关注的几个问题:
1)中线蝶阀
中线蝶阀在我国小口径蝶阀中使用量很大,效果也比较好。在制造方式上有两大差别:一种阀体衬胶层后有支承架(以塘沽产品为代表);一种阀体衬胶层后没有支承架(以郑州产品为代表)。前者衬胶量较少,后者过流面积较大。有人怀疑后者阀门使用寿命较短,但据调查并非如此。
2)立式与卧式蝶阀的比较
在中、大型蝶阀中,阀轴存在立式与卧式的区别,通常立式蝶阀的覆土较深,水中杂物容易缠绕轴端,影响启闭;卧式蝶阀的变速传动箱在侧旁,阀井在道路上占的平面位置较宽,影响安排其它管线。因此在中型中径蝶阀用立式为多,大口径蝶阀在平面位置许可的条件下力求卧式。无论立式或卧式,阀门启闭指标均应采取措施,以便从地面上观察到。
3)偏心蝶阀
中线蝶阀的关闭密封,实质上一种橡胶衬层的挤压密封,特别是阀轴附近受挤较大,这样阀门的使用寿命受到影响,阀门的启闭力矩偏大。为了减轻这方面的缺点,设计出一维、二维及三维偏心的蝶阀,其中研制的三维偏心蝶阀,理论的密封状态是一种接触密封状态,不少厂家进行了这方面的研制,其中天津某厂的产品采用电脑控制的机床加工的,产品接近这方面的技术要求。
偏心蝶阀在承载水压上是有方向性的,特别是三维偏蝶阀反向承压能力较弱。由于管网是环状的,要求阀门两向承受压力的要求是相同的,因此订货时应强调此项要求。
4)软密封与金属密封
供水
行业使用的蝶阀多数是软密封蝶阀,这种密封方式在使用中出现了以下问题:
橡胶质量不佳,容易老化、长期受压变形、挤压开裂;
阀门在制造过程中,难以保证蝶板在阀体腔中的同心度,往往以过度挤压的方式解决密封问题,从而影响了阀门的使用寿命;
立式蝶阀阀轴与轴套的加工精度及止推方式失调,导致蝶板晃动与下垂,形成了渗漏;
蝶阀在安装施工过程中胶圈受损,影响了密封性。
一些厂家针对上述问题进行了以下的改进:
胶圈定点外协生产,加强质量把关,通常用于供水
行业的阀门,选用三元乙丙橡胶和丁睛橡胶而天然橡胶用的不多,严禁掺和再生胶;
湖北某厂对蝶板上的密封胶圈的整块压板改成短块燕尾拼装连接,以调节各部位压板的挤压程度来平衡蝶阀使用寿命,但这种调节技巧也是很难掌握的;
天津及上海个别厂推出的DB蝶阀及法兰蝶阀,它们的密封胶圈镶嵌在燕尾槽内,有一定的活动余量,可以自行调节蝶阀关闭时胶圈的挤压状况;
河南某公司推出一种“氟塑料”密封圈替代橡胶密封圈,提高密封圈的耐磨性及抗老化性;
不少厂家推出金属密封蝶阀替代胶圈密封蝶阀。
金属密封蝶阀由于密封件的弹性较小,一般采用偏心结构,特别是用三维偏心结构较为理想。金属密封蝶阀原用于高压蒸汽管路上,价格较贵,它在运行中密封面不易损伤,但它的制造精度要求较高,一旦渗漏难以修复。
(4)球阀与旋塞阀
蝶阀的主要缺点是蝶板占据一定的过水断面,增大一定的水头损失;闸阀虽无此问题,但大口径立式闸阀的高度影响管道的覆土深度,大口径卧式闸阀的长度,增大管线占据横向面积,影响其它管线的安排;球阀及旋塞阀则保持了闸阀的过水断面,又克服了它的缺点。球阀具有结构简单、流阻小、密封可靠、动作灵活,维修及操作方便等优点。旋塞阀亦具有类似优点,唯过水面积不是正园形。
球阀及旋塞阀均比蝶阀重,铸造及加工难度大,价格较贵,一般适用于中小口径管道上。近十年由于铸造技术的改进,采用消失模法或树脂砂法铸造,可避免或减少机械加工,从而降低了成本,因此球阀用于大口径管道上的可行性值得探索。
近年湖北某厂仿照美国产品,研制出扇形偏心旋塞阀,扇形阀板上衬有橡胶,密封性好,启闭力矩小,过流面积大,并通过了机械部阀门检测中心作过阀门启闭耐久性检验及流阻检测,从而填补了国内此类阀型的空白。目前的扇形偏心旋塞阀底部有一凹槽,容易积渣,容易引起启闭故障,应以改进。
2、阀门的材质
(1)供水管网中的阀门,过去阀体、阀盖、变速传动箱材质多数是灰口铸铁,部分为球墨铸铁。鉴于管材、管件均推广使用球墨铸铁,阀门的材质亦应如此。从而提高铸件的质量,且降低阀门的重量,特别是阀板首先应使用球铁件(QT405-10)。
应该指出,由于阀体各部位厚薄不一,铸件球化的难度是较大的,应有相应的措施,确保铸件质量。目前阀体铸造上尚存在一些问题,譬如球墨铸铁的理化指标除个别厂家外,多数控制不严,并且用型砂翻铸,大量以机械加工成型。建议各厂家建立严格的质量控制体系,对于数量较大的中小口径阀门采用消失模法造型,大口径阀门采用树脂砂造型,并且要求铸件应有有效消除内应力的措施,推广抛丸清砂措施。铸件的缺陷,不允许用焊补方式消除,否则应采取措施消除焊补形成的内应力,进行更严格的检验,并向用户说明情况。
在考察中亦了解到不少阀门制造厂家铸造件采用外协方式解决的,以优势互补的方式,购置外协部件组装亦是一种经营方式,关键是对外协件的质量控制要严格。当然对于购置低质的部件,略加装饰,扣上自身的厂牌,高价出售的作法是应制止的。
(2)阀杆 建议一律采用2CR13不锈钢材。
(3)阀杆螺母 建议采用铸铝黄铜或铸铝青铜,且螺母的硬度及强度大于阀杆。
3、阀门的启闭力矩
为了人工或机具启闭的轻便,阀门在工作压力下的启闭力矩≤240N•m,也就是一个人操作即可。
希望阀门制造厂家首先优化阀门结构的设计,提高部件组合的同心度、活动部件接触面的光洁度,减少启闭阻力。倘若仅仅靠变速传动箱的变速比,增加启闭转数的方式来减少启闭力矩是不理想的。为了这一目的,机械加工手段的更新是不容忽视的,如天津某阀门厂为了提高机械加工的质量,大量配备电脑程控的机床及加工中心,是值得赞许的。
4、阀杆的密封填料
阀门的滴漏往往出现在阀杆的密封填料上,特别是大口径阀门因填料的维护而停水,代价是昂贵的。因此对于提高密封填料的耐久性是十分必要,一方面用料恰当,不易老化,二方面要求填料磨损很小,加之管网中阀门启闭次数有限,应力求数十年不更换为好。在考察中上海某公司对于DN100-2600mm的各类阀门的阀轴盘根填料均采用三道细胶圈及一个胶质防护罩,只要阀体、阀盖组装的同心度有保证,胶圈接触面的光洁度好,据该公司介绍可保证十年启闭不滴漏,这种阀轴密封方式比起人字形胶圈、弹性石墨填料等简单,并使启闭力矩减少等优点,值得借鉴。
5、阀门的变速传动箱
大口径阀门由于启闭力矩的关系,配备了变速传动箱。对于这样的部件希望制造中注意以下几点:
(1)箱体上有启闭限位的装置,这种装置的调节螺帽应设在箱体内。
(2)箱体结构尽量小巧并牢固,若启闭操作过度,不致于箱体破裂。
(3)传动结构设计合理,启闭时只能带动阀轴旋转,不使其上下窜动;传动部件咬合正常,不产生带负荷启闭时分离打滑。
(4)变速传动箱在地下水位较高的地区往往容易被水浸泡,所以箱体应有密封措施。有些阀门制造厂家把阀轴填料处的外壳与变速传动箱连成整体,一旦填料处漏水,就很容易串入箱体内,这一点是值得改进的。
6、阀门的操作机构
供水管网中的管道通常暗埋,阀门设井保护,明杆阀门是不适用的,阀门的启闭力求从地面作业,因此阀门启闭端应设方榫帽,而手轮是不适宜的。启闭方向一律要求顺时针旋转关阀,订货时应以明确。
阀门的启闭度应有标示盘,这种标示盘应从地上观察到,标示盘的刻度应铸造在铸件上,可刷上荧光粉,以便醒目。不应使用铝皮等材料,指针与启闭限位的刻度应安装前调试好,并锁定。
近来有些厂家对中小口径闸阀,也设计了相应启闭标示盘,这值得赞许的事。
7、阀门的性能与测试
评价阀门的性能与性能检测时,要关注以下几点:
(1)阀门在工作水压下启闭灵活、轻便,在工作水压下用扭矩搬手检测开启力矩。
(2)阀门关闭严密,在1.1倍工作水压下,不渗漏或滴漏符合标准要求(金属密封的蝶阀),这要求阀门的两侧轮流承压、分别检测,且多次启闭达到同样效果。要求各种口径、不同类型的阀门,均应在制造厂家及有检测资格的单位,进行带负荷启闭的寿命检测。这种检测也包括对阀轴密封效果的评价。
(3)阀门过流能力要强。特别是蝶阀,蝶板的过流阻力要小、过流有效面积要大。这要求各种口径、不同类型的阀门也应在有检测资格的单位,进行流阻系数的测定。
(4)阀体承内水压的能力应与管道一致,也就是阀门开启状态下,阀门能承受管道试验压力的要求。
(5)在考察的厂家中,个别阀门厂可进行DN≤600mm阀门的寿命、流阻、扭矩等的测试,不少的阀门厂不具备这样的手段。
8、阀门的内衬与外防腐
阀门是产品,外观质量一方面是产品的形象,另一方面安装在阀井内,有时浸泡在水中,有时位于潮湿的空间,防止锈蚀是重要的。阀门是输送饮用水设备,阀体内衬材料一定要无毒,要耐腐蚀、耐磨,要光洁,使水流阻力小。特别是蝶阀的蝶板上,压板、螺栓、蝶板材质不同,很容易发生电化学腐蚀,腐蚀生成的铁锈延伸至密封面,影响阀门的密封效果,因此内衬要复盖完善。
理想的作法是阀体、阀盖、变速传动箱体内外抛丸清砂后,再作静电喷涂无毒环氧树脂,可以达到上述的效果。在天津、上海相关公司对小口径阀门就有这方面的作业线。多数厂家阀体内外刷涂防锈漆,有些漆含铅等有害物质,不符合卫生要求。
9、阀门的说明书
阀门是设备,在设备出厂时的说明书上应标明以下技术数据:
阀门规格;型号;工作压力;制造标准;阀体材质;阀杆材质;密封材质;填料材质;阀门启闭方向;转数;工压状况下启闭最大力矩;制造厂厂名:出厂日期:重量;连接法兰盘的孔径、孔数、中心孔距,并希望以图示方式标明长、宽、高的控制尺寸;标明流阻系数;有效启闭次数及安装、维护注意事项等。
10、阀门的采购
全国阀门制造厂家约2000多家,河南省就有100多家,有些厂家仅几个人的作坊,因此阀门制造质量及价格悬疏很大。为此,强烈呼吁有关方面整顿阀门制造
行业,建立质量许可证制度,取缔伪劣产品。采购阀门时建议注意以下几点:
(1)选购厂家切勿单一,货比三家。
(2)选购的厂家力求是通过了ISO9001质量体系认证的企业,并注意所选的产品是否是通过了质量认证的产品。
(3)根据阀门的用途不同,按上面研讨的问题,述及的论点,提好技术要求。
(4)较高质量的阀门,价格亦相应较贵,应根据企业的总体情况,在性能价格比上选到适应企业需要的产品,不可能是一个模式,一样的价格。
(5)管网中的阀门,启闭是不频繁的,但要拆换维修,却经济效益与社会效益的损失是较大的,因而选购质量较好,长期可不检修的产品是共同的愿望。若因多种原因,将性能价格比放低一点,那就要着重考虑产品售后服务的及时性。
(6)阀门是设备,阀门包装是不应忽视的,小口径阀门应力求集装箱运输,大口径阀门要作好相应的包装,要保证阀门在长途运输中的完好性。必要时法兰盘应加堵板,保护密封面的材质不发生大的变化。
(7)不少自来水公司对采购的阀门都要进行适当解体检查,重新试压检验,不合格的产品,不付款的措施,具有一定的作用,目前还没有发现那家的产品可以免检的。
(8)阀门应存放在库房内,若是特大口径阀门无法放入库房时,露天摆放也应注意底部排水,上面应有遮盖,决不应日晒雨淋。考察中发现不少厂家制造出的新阀门一直放在露天日晒雨淋,阀门使用单位亦是这样,这务必纠正。
11、阀门的组装
(1)阀门与管道的连接方式
为了便利阀门的装拆,一般在阀门与管道连接一侧安装可固位伸缩器,有些企业对于DN≤400mm的阀门用单盘连轴器(活法兰)代替固位伸缩器。现在有些阀门制造厂家有带固位伸缩器的阀门产品,是值得欢迎的,但价格比一般阀门另加伸缩器的价格还高是不太合理的,影响了它的推广使用。
(2)阀门不宜过早进入工地
管道施工是一个较长的过程,施工负责人往往担心材料供应上的问题,开工就把阀门等附属设备领到工地,甚至按安装桩号一次性运至现场,这样阀门在数月内摆在工地日晒雨淋,无 人监管,问题也就容易产生。
建议管道施工过程中,用双平替代管的方式连接,待管道施工完毕,管内杂物清扫及阀门井砌筑后(井上预制钢筋砼板未盖上),再将阀门运至工地逐个安装就位,然后完成砌井的收尾工作。北京市自来水公司大口径阀门安装就是采取这样的措施,值得借鉴。
(3)阀门组装后的检验
阀门监理验收人员在阀门现场组装后,应对组装情况进行检查,看是否符合图纸要求;是否符合运行管理的需要;启闭检查,启闭指示读数与实际启闭情况是否吻合;启闭转数是否与说明书一致;大口径管道还应钻入管内检查与清洗密封面;并作好验收记录,建立好阀门技术档案。
12、阀门的运行管理
阀门能否启闭良好,不仅要阀门选型恰当、产品质量好、精心施工安装,而且还要周到的管理,才能起到“养兵千日,用兵一时”的效果。
良好的运行管理体现在以下三个方面:
技术资料齐备;阀门运行管理周到;阀井状况良好。
(1)阀门的技术资料
阀门的技术资料,包括阀门出厂说明书;阀门购进后的检验合格单;阀门组装及位置卡片;阀门检修记录。对于街道的变迁,阀门卡片应及时更新,力求建立GIS管理系统。
(2)阀门运行管理
阀门运行管理的质量要求包括阀门应关闭严密或基本严密;阀门轴杆密封填料处不串漏;阀门启闭轻便,指示完好。阀门运行管理日常工作包括阀门历次启闭操作单的报批记录及操作记录的完善;阀门定期周检的启闭记录等。对于长期没操作过的阀门,根据口径的大小,定出不同的周检周期是必要的,一般仅启闭活动数拾转,若要作完全关闭操作则慎重。对于发现的故障应提出相应的大中修计划,及时处理,特别关闭后无法开启的阀门应像抢修爆管一样进行紧急处理。
(3)阀井状况
阀井状况包括阀井砌筑符合设计要求;井盖无损与路面衔接完好;操作阀门的孔位准确;井内无杂物及污水;阀门表面无锈斑。由于阀井内是一密闭的空间,容易形成缺氧,二氧化碳含量升高,一旦维修人员下井作业前不进行强鼓风、换气等措施,容易危及人的生命。在条件许可的情况下,大口径阀门井应考虑井内空气可长期对流的技术措施为好。对于阀井应定期巡示,及时处理压埋问题,对于井盖丢失、损坏则应像抢修爆管一样紧急处理。
武汉自来水公司提出对管网中的阀门管理如同设备管理的要求,利用GPS卫星定位系统,建立阀井坐标数据,提出评定检查细则及评分标准,强化管理的措施值得同
行业的借鉴。
城市的发展日新月异,随着各地政府对自来水的水源和水厂的大力投资和改造,目前各地的自来水水质已完全达到国家水质标准。
但是由于历史的原因,2000年以前各地安装的自来水管,特别是住宅小区的街坊管道,普遍采用的是无内衬的铸铁管和镀锌钢管。钢和铸铁管壁同水中的氧生成铁锈,水中的氢离子对铁锈的生成又起促进作用,水中的活性氢离子又对管壁产生腐蚀,这样就加快了对管壁内锈蚀物的大量生成。在管壁上生成的铁锈又使铁细菌大量的繁殖和堆积,这种铁细菌生活在含氧少但溶解有较多铁质的微酸性水中同铁锈就形成了大量的棕色粘泥,和大小不一的锈瘤,引起管道的堵塞异臭的现象。以150mm管道为例,这种管壁锈瘤的生成在管道使用后的两年后几乎每年以厘米的速度加厚。如果水中出现了黄水现象,那管道内的锈瘤已经是相当严重了。
针对城市管道老化,锈蚀,垢化严重的难题。经过数年努力开发成功一种不用破坏墙面、路面、建筑装潢,便可清除深埋在地下墙内的管道内壁的除垢、除锈、涂膜新工艺。这种新技术以物理方法清除管道内锈、垢,(改变了传统工艺使用的:化学法、振动法、机械法,此三类方法都不能对管道内壁进行涂膜强化保护)这种新工艺不仅除垢,除锈彻底,而且避免了化学法的酸性清洗液对管道的腐蚀破坏及排放对环保产生的负面影响;更避免了对管道的腐蚀破坏,也克服了振动法除垢不彻底的缺陷;解决了机械法只能从事大口径管道作业,无法对小口径管道作业的问题。
这项新的施工技术是对传统清洗管道方法的一项重大的技术创新,而且创造了对管道内壁进行喷膜强化保护的新技术,填补了国内空白。本方法主要适用于口径13毫米到300毫米给水管,热水管,空调冷热输送管道。由于城市旧工房、办公楼、宾馆等室内给水,供热管道基本上均采用镀锌管(俗称白铁管),经过多年使用后,其内壁水垢、水锈严重影响居民用水畅通和卫生,同时也降低了冷、热水输水能力,增加了能耗。以前对此解决的有效方法即重新更换管道,但换管道势必破坏原有的建筑装潢或结构,导致更新费用大幅度上升。同时,施工停水时间过长等也给用户带来诸多不便,造成经济损失。现在,利用这种新技术从根本上改变了这种状况。
管道清洗涂膜新技术的优点与效果:
对已在使用的管道,无论其走向及分布多复杂,不需要破坏建筑装潢,便可清除新旧管道内的水垢、水锈并涂膜。
能迅速恢复管道的输水能力,提高出水量,不再生水垢。
能立即彻底排除水黄、水锈杂质、提高水质、改善用户的用水状况。
可省去因更新管道对路面,建筑装潢损坏的修补费用。
操作简便,操作时间短,对用户的影响小(一幢居民楼一般一天即可竣工,尤其对饭店、宾馆、酒楼无需长期全面停业施工)。
化学法、振动法、机械法在清除民用小口径水管水垢无法涂膜保护管壁,故水垢具有再生能力,因而不具备彻底性,本方法施工具有彻底性。
对难以寻找到的针眼的渗漏水,具有自行修复的功能。
节能。由于管道的严重结垢,造成管道堵塞、内径缩小、水流阻力增大,因此水泵将水送到水塔(水箱)的电能就会大幅增加,一般7—8年管龄的管道经清洗后可节约耗能25%左右,对热气热水的输送管可减低沿途的热损,对暖气管道、中央空调管道效果尤为显著。
本涂膜工艺采用食品级特种高分子材料,具有良好的卫生性、耐水性、耐油性、耐久性、耐寒、耐热性及抗化学品性质,又能降低输送时的阻力,减少输送压力损失,提高流量及输送效率。
新技术清除管道锈、垢、避免了传统的以酸性化学药水清洗管道的腐蚀性,更避免了化学药物排放对环境的污染,符合国家对环保的要求。
五、浅析供水管网漏点探测技术的应用
供水管网漏点检测是根据管道漏点在水压力的作用下使水向外喷射形成声波的特性,采用相关仪确定漏水的管段和漏点位置,采用听漏仪精确判定漏点的准确位置。
1、城市供水企业必须进行漏水检测,应及时发现漏水,修复漏水。
2、可采取委托专业检漏单位定期检查为主,自检方式为辅的方式。
3、城市道路下的管道检漏,应以主动检漏法为主,被动检漏法为辅。
4、埋地且附近无河道和下水道的输水管道,可以被动检漏法为主,主动检漏法为辅。
5、城市道路下的管道检漏宜以音听法为主,其它方法为辅。
6、检漏周期:音听法宜每半年到二年检查一次;区域检漏法宜一年半到二年半检查一次;对埋地管网用被动检漏法的,宜半个月到三个月检查一次。
7、检测标准:《城市供水管网漏损控制及评定标准》 CJJ92-2002
8、检测方法:
(1)采用地下管线探测技术查明地下管线的连接关系。
(2)查明管道压力维持状况,以及管道阀门数量、位置等。
(3)采用相关仪确定漏水管段及漏点的范围。
(4)采用听漏仪确定漏点的精确位置,并在地面进行标记。
9、方法解析:
主动检漏法:地下管道漏水冒出地面前,采用各种检漏方法和相应仪器,主动检查地下管道漏水的方法。
被动检漏法:地下管道漏水冒出地面后发现漏水的方法。
音听法:采用音听仪器寻找漏水声,并确定漏水地点的方法。
相关
分析检漏法:在漏水管道两端放置传感器,利用漏水噪声传到两端传感器的时间差,推算漏水点位置的方法。
第五节 管材发展趋势及管道建设措施
一、浅谈供水管材的应用及发展走向
供水管网具有使用周期长(30年或更长)、检修和改造难度大、事故不易察觉(埋在地下)的三个特点。供水管网的安全可靠有两方面的含义:一是管网不间断供水,尽量避免管道破裂、漏损,甚至爆管。二是管网输送的自来水水质,不因管自身的原因(如管道生锈),影响管网水质。在管网输配水过程中,管网水质不能有太大的变化:从水厂到用户,顺利到达,同时满足水量和供水服务压力。在管道工程中,有各种材质不同的管道,应用范围较广。由于技术进步,制造供水管道所用的材料不断在发展,新型供水管材的性能有了较大的改进。
1、金属管道
在早期建设的输配水管网中,使用过铅管,这是一种抗腐蚀较好的金属管道。在铅管表面形成的氧化膜一直被认为是无毒的。现在
分析管网输配水过程中的水质变化,可以发现,导致管网水质降低的主要原因最小口径镀锌钢管。特别是用户内部管道。一方面,在用的小口径镀锌钢管;很少采用衬涂等保护性措施,用户内部管道的管材质量较差;另一方面,小口径管复合管道来取代它。
铸铁管是人们最熟悉,也是使用较广的一种管道。铸铁是铁和碳的合金,碳在铸铁中的质量分数要高于2.11%,含碳量低于这个比例,就是低碳钢。采用低碳钢制作的钢管,加工和安装比较方便。钢管的各项力学性能优于其他管道,但是它于钢管的表面防腐处理,比较麻烦,防腐成本高,一般只在特殊地段采用钢管。
随着铸铁管生产工艺的发展和技术进步。时至今日,离心球墨铸铁管已成为最主要的铸铁管生产工艺。国内使用的灰口铸铁管已逐渐向离心球墨铸铁管转移。球墨铸铁管不仅应具有较高的抗拉强度,同时应具有较高的延伸率,按照国际标准ISO2531的要求,球墨铸铁管的抗拉强度≥420Mpa,DN40—DN1000的管道,延伸率≥10%,DN1200-26OO的管道,延伸率≥7%。灰口铸铁管由于木要求管道的延伸率,对铁水原料的有害成分的控制范围较宽。
2、塑料管道
常用于供水管网中的塑料管道可分为两类。一类是聚烯烃材料:聚乙烯(PE)、高密聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯(PB),这类塑料管道适用于熔合(加热)连接。另一类是氯乙烯材料:聚氯乙烯(PVC),硬质聚氯乙烯(U—PVC)、过氯化聚氯乙烯(C—PVC)。适用于粘接(胶水)连接。
PVC和PE管道在60年代,同时应用于供水管道工程。在应用初期,PVC管道的连接方式比较简单,小口径PVC管道采用胶水,粘接连接,中等口径的PVC管道采用承插接口,使用橡胶圈密封,是一种较理想的柔性接口。因此如年代以前PVC管道的应用范围较广。对于推广初期的PE管道,采用加热连接的方法,施工不方便。早期的PE管,由于材料性能’的限制,抗压强度和抗开裂性能都不好。为了承受外压和内压,PE管道的口径越大,管壁就越厚。因为较厚的管壁才能保证管道有足够的刚度。大口径的PE管道,管壁相对厚。材料用量增加,加大了成本。因此,推广初期的PE管,一般不超过DN300,主要用于户内管道和配水管网。
聚氯乙烯(PVC)通常是多组分的塑料,PVC在热、氧、光作用下,结构会发生变化。因此,PVC加工中一定要加入稳定剂。为了改善PVC管道的表面性能,减少管道的收缩性能和着色等目的,还需加入其他加工助剂、填料和颜料等。管道中常用的U-PVC,就是为了改善PVC脆而硬的性能,在生产中加入增塑剂。我们将增塑剂含量在0-12%范围内的PVC管道,称为U-PVC管道。
C-PVC是由PVC进一步氯化而得的产物。C—PVC和PVC的材料区别是氯含量的不同,C—PVC的氯化程度较高。一般PVC的氯含量为56.7%,C-PVC氯含量为63—74%。这是各生产厂家的氯化方式和生产的技术水平不同而造成的。由于C—PVC氯含量的增加,C—PVC管道的抗老化性能和耐压性能均有较大提高。可以这样看,C—PVC管道是传统U—PVC管道的改进和提高。
PVC管道由于施工简易、水力条件好,在供水管网中得到了广泛应用。随着环保的要求日趋严格,水质指标增加,考虑到健康、安全方面的因素,PVC管道在添加剂的使用等生产工艺上还必须不断加以改进。
PE(聚乙烯)的原料来源丰富,从分子式结构(C2H4)看。PE的分子结构是聚合物最简单的一种。PE管道在发展中,不断克服自身的不足。PE管的加热熔接,要求一定的操作空间和熟练的操作技术。后来发明了电热焊接套管,就是两个管段或管件,通过一个电热焊接套筒相连接。这种连接、方式用于管沟内PE管的连接,或者施工空间狭小的地方。PE管道的材料性能也在改善,从PE63、PE80、到PE100,将来会发展到PE115。PE100是指在200C下,这种等级的PE材料在50年后,能保持10Mpa的最低强度(MRS)。PE80为8.0MPa。随着PE材料等级的提高,同样的管道,采用PE115的管壁厚度,要低于采用PE100的管道壁厚。在满足要求的前提下,PE管的壁厚变簿,减少了PE材料的用量,降低了成本,有利于PE管道在大口径管道中的应用。PE管的连接都需要加热。还要求一定的冷却时间,每一次焊接都需要20分钟左右。口径越大的管道,加热和冷热时间越长。因此,PE管的安装工期相对长。
PE管在管道免开挖和旧管翻新中,有很高的市场占有率。PE管经常应用于管道免开挖工程。由于PE(聚乙烯)的综合性能良好,是生产复合管道(铝塑复合管和钢塑复合管)的主要原料。复合管道将金属材料和颜料合理组合在一起,就可充分利用金属良好的机械性能和塑料的防腐性能,从而保证供水管网的安全可靠性。
3、不同类型管材的发展
为满足供水管网安全可靠运行的要求,管材的发展有两个方向:
(1)选用新型管材,限制和逐步淘汰不符合发展要求的旧管材。发展性能优良、耐腐蚀性能好的新型管材,根据实际要求,选择合适的金属或非金属管材;
(2)对管道表面采取保护措施,外部防腐和内部衬涂,以确保管网水质的安全。
铸铁管在管道工程中,仍占有重要位置,特别是钢铁产量在今后几十年内不会下降(目前全世界产量7-8亿吨)。铸铁管的性能已有了大幅度的提高。国际标准ISO2531中,离心球墨铸铁管的抗拉强度≥420MPa,已和低合金钢强度差不多,但离心球墨铸铁管的耐腐蚀性能优于钢管。为了抗腐蚀和保证管网水质,铸铁管内部和外部的衬涂和防腐材料,都在改进和完善。
塑料管道会有更大的发展,PVC管道的材料性能还将改善,避免使用含有重金属的稳定剂。各种关于新型塑料的新技术,都在不断地推广使用。但塑料管的稳定性和老化问题仍是人们担心的。
先进的复合材料管道在20世纪曾得到很大发展。如预应力钢筋混凝土管、PCCP管(铜筒混凝土管)和树脂基复合材料(玻璃管夹砂管GRP)在大口径输水管道工程中有应用;钢塑复合管和铝塑复合管,在小口径用户管道市场中用很大的需求。
由此可见,供水管材将会有更大的发展。
二、排水管材的发展趋势
近年来,我国政府加大对市政基础设施建设的投入,市政工程管网建设得到了前所未有的重视。同时,各种排水管道品种不断丰富,产量不断增加,质量不断提高。在国外,塑料排水管代替传统材料管道已成大势。根据中国国情,依据技术经济
分析,投资和选用哪一种管道更具优势,更有发展前景,成为一个值得探究的话题。
1、大口径埋地塑料管商机凸现
由于国家高度重视水资源开发利用,大力应对严重缺水和水污染,给大口径埋地管业的发展带来很好的机遇,具体表现在:
(1)“污水资源化”对城市排水、雨水管网提出了更高的要求
国家投入巨资对城市污水进行综合治理,如果排水管道使用寿命短,渗漏严重,造成地下水和环境的污染,不但是对国家资源浪费,而且将祸及子到、后代。
根据近几年国内76个城市、区进行的管网调查,供水管网漏损现象非常严重。排水管网过去更是重视不够,所采用的管道(如混凝上管、陶制管等)95%以上是用传统材料制作,管道施工工艺和施工质量比供水管低得多,管道破损和接头渗漏情况尤为严重。据统计,我国城市地下水源90%以上受到生活污水管道渗漏出的污水所污染,因而开发和优先使用无渗漏、使用寿命长的排水管道已成当务之急。
(2)未来十年排污管道市场需求量巨大
《国务院关于加强城市供水节水和水污染防治工作的通知》指出:2005年50万以上人口城市污水处理率要达到50%(目前不足20%),2010年所有城市的污水处理率应不低于60%,直辖市、省会城市.计划单列市以及重点风景旅游城市的污水处理率不低于70%。
世界银行和环保总局数据表明。到2005年,要使城镇集中处理污水从目前水平提高到45%,至少要投资1600亿元。城市供水的80%转化为污水,如果经集中处理后,70%可以再次使用;再加上我国饮用水的生产能力提高20%,至少又需要投资2400亿元。
《国家化学建材产业“十五”计划和2010年发展
规划纲要》指出:2010年我国埋地排水管道中,塑料管的使用量要达到30%,“十五”期间我国城市排水管网平均每年新增管道长度超过1万公里,每年新增塑料排水管道3000公里以上。
(3)市政排水管道更新改造也是很有潜力的市场
过去,由于我国的环保意识不强,对城市排污管道建设投资不重视。据1996年首次全国城市市政公用设施普查,运行的城市排污管网总长度为119738.65公里,其中有70%以上的是上世纪八十年代以前铺设的一、其主要材质是混凝土管。铸铁管、陶制管以及用砖石砌成的暗渠、目前大部分已多年失修,管道腐烂、接头渗漏极为严重。管道破损、塌陷、堵塞时有发生。尤其是排水管网的渗漏和修复对城市环境和城市地下水的污染极为严重。据统计。我国90%以上的城市水环境恶化,95%以上的城市地下水不符合水质标准,排污管道的渗漏是最大的污染源之一。另一方面,由于过去城市排水管网设计的口径普遍较小,相对于日益增多的城市人口和城市不断扩大,显然不能满足排水要求。目前,各级政府已经高度重视,要求对落后的城市排水管道进行更新改造。
(4)雨水收集管网建设及海水淡化利用,对排水管的需求将不断增加。
发达国家在街道、公路、高速公路埋设雨水收集管道,对雨水进行收集处理非常普遍。我国水资源严重缺乏,对雨水进行收集处理利用,在沿海缺水城市对海水进行淡化利用,将有可效缓解其严重的缺水问题。
另外,南水北调工程东线工程即将启动,也为国内管道制造
行业提供了更为广阔的发展空间。
2、塑料管有可能后发制胜
由于环保意识萌发较早,对环境保护重视程度较高;又由于塑料工业起步早,为埋地排水管道领域提供了使用新型管道的条件;发达国家埋地排水、雨水领域塑料管的用量很大。我国过去在埋地排水管道领域应用塑料管不太普遍,其原因可归纳为以下两方面:
(1)环境保护不够重视,排水管道的建设投资不足。再加排水管道也只有质次价低的平接口或企口混凝土管。
(2)对塑料埋地排水管的
研究试验不够。实际应用经验不足,一直没有制定出国家级的设计和施工验收规范,也没有对埋地排水管材的生产设备进行
研究开发,即使几个企业引进了埋地排水管材生产线,行不成气侯,应用推广力度不够,只停留在做个别的试验工程阶段。
近来我国塑料理地排水管市场开始启动。一方面我国越来越重视环境保护,各级政府相继出台了一系列节水、治污、保护环境的政策法规。上海市有关部门率先于1998年作出了“推广市政埋地排水塑料管,淘汰水泥排水管”的规定。2001年11月、建设部在北京召开。“21世纪国际城市污水处理及资源化发展战略研讨会”。对今后十年我国节水及污水资源化问题作了战略部署。国家宏观经济发展
规划为今后十年市政排水、雨水和治污工程提供了巨大的发展空间。
另一方面,市政排水、雨水工程推广使用塑料管已被提到了议事日程,建设部管道结构委员会已于2001年下半年开始制订大口径塑料排水管
行业标准以及设计和施工技术规范及验收方法。随着我国石化工业的发展。为塑料管的生产提供充足的原料,管材制造设备和生产技术、设计和施工技术等方面不断发展和成熟,在市政工程中塑料排水管取代传统材料制做的排水管将成为势不可挡的必然趋势。
3、塑料管优势何在
市政工程排水管道按其管材特性可分为刚性管和柔性管(塑料管),这两大类埋地排水管的性能比较:
(1)强度和刚度
从表面上看,塑料埋地排水管是不及混凝土排水管,特别是钢筋混凝土管。但塑料管属于柔性管,在受外压负荷时,柔性管与刚性管的承受负载的机理是完全不同:柔性管在受压破坏之前可以有较大的变形,而刚性管不可能有。同样外压负载下柔性管管壁内的应力较小,它和周围的回填土共同承受负载,管土共同作用。因此,塑料埋地排水管不需要和刚性混凝土管一样的强度和刚度,在合理的刚度下,完全可以达到使用要求,这一点已被国外先进国家的应用实践所证实。
(2)水力特性比
在水力特性比方面,塑料管由于内壁光滑,输送液体时摩阻明显小于混凝土管。塑料管的内壁粗糙率为0.001,而混凝土管为0.013,因此在相同使用条件下,塑料管的输水量可比混凝土管提高30%。实践证明,在同样的坡度下,采用直径较小的塑料埋地排水管就可以达到要求的流量。
(3) 接口的密封性
在管材接口密封性方面,塑料管的连接比较可靠。而混凝土排水管在保证密封性方面是比较困难的。国内绝大多数使用的平接口和企口混凝土排水管在连接处只抹一圈混凝土,时间一长很难保证不泄漏;又因为其完全是刚性的连接,管道稍有位移(如土壤不均匀沉降),连接处就可能被破坏,而形成渗漏。
(4)使用寿命、耐腐蚀
在使用寿命、耐腐蚀方面,塑料管的优点最突出。埋地排水管输送的生活污水和雨水具有腐蚀性(雨水流过地面时常常溶人腐蚀性物质),或成酸性或成碱性,生产污水如工业排水更是具有强腐蚀性,塑料埋地排水管的耐腐蚀性远胜于金属管,也明显优于混凝土管。同时,塑料埋地排水管的抗磨损性能也很好。
(5)便于铺设安装
在管道铺设安装方面,塑料埋地排水管的优点也非常突出:重量轻、长度大、接头少,对于管沟和基础的要求低(而混凝土管一般需要做素混凝土基础),连接方便,施工快捷。而混凝土管的基础和连接处需要进行养护,在城市拥挤或地质恶劣地区(如地下水位高,地基松软地区),塑料埋地排水管的优点更明显。
(6)综合经济性
在综合经济性方面,塑料埋地排水管的优势正在被越来越多的用户所认识。虽然塑料埋地排水管的价格比混凝土管高,但是国内外的实践经验证明,在正确设计和合理施工的情况下,采用塑料埋地排水管的工程总造价常常低于混凝土排水管。
市政工程排水管道发展前景看好,塑料管道业的成长壮大,除了制造商努力做大做强外、国家应尽快制订出合有关标准和规范,设备和管材生产企业应加强与
行业管理及
研究部门合作,市政管理部门、设计和施工单位在选用排水管时应解放思想、立足长远、推陈出新,把管材的造价与工程的综合造价联系起来考虑,注重长期社会效益,选用无渗漏,寿命长的管道。防止新建的排污治污管网制造二次污染。
1、背景
(1)问题的存在
近二十年来城市供水系统的扩建重点,主要放在净水厂及输水管线上,而供水管网只是为了使新增加供水量输配至用户,对局部进行管线增改,基本上没有对管网整体改造单独立项实施的。因此,管网中带债太多,主要体现在以下几个方面:
管线爆破频率较高,管网漏水率居高不下,局部地段水压不足,用户端放出的水感观不好,浊度偏高,常有黄水干扰。
(2)用户的愿望
随着社会主义市场经济的形成,随着人们生活水平的提高,用水户对城市基础设施之一——供水系统的安全可靠的运行有了更高的呼吁,具体涉及在以下几个方面:
1)水是不可替代的产品,停水将干扰了人们的正常生活秩序,强烈要求停水的补偿乃至赔偿的要求;
2)人们对自来水的可饮用性提出更高的要求,比如口感要好(无氯味)、观感要好(NTU≤10)、对身体力求还要有保健的愿望。
3)用水户对屋顶水箱的水质提出疑问,呼吁城市管网适当提高水压,尽量减少屋顶水箱装置。
4)用水户强烈要求直接向供水企业结算水费,避免用水户之间摊派水费的纠纷。
(3)企业管理重点的转移
近二十年来,城市供水
行业取得了长足的进展,在绝大多数城市的供水企业,供不应求的状况得到彻底的改观,供水企业正在沿着两提高、三降低的要求,强化企业管理,重视管网的改造,狠抓职工素质,改善服务质量,为人们生活水平的提高作出新的贡献。
(4)客观环境的机遇
在当前国家提出,加大城市基础设施建设,拖动各行各业的经济增长,城市街道增改扩工程烈度加大,这有利于管网改造的机遇,为管网改造创造了有利的外部环境。
(5)物质基础的具备
随着国家经济的实力增强,国家引进了一系列新型管材生产线以及改造了一些原有的管材生产厂家,供水管材的品种增多,质量明显提高,为城市管网大规模改造提供了良好的物质基础。
2、目标
(1)管网技改
规划应结合城市供水系统的近、中、远期的
规划;应综合城市总体
规划的要求,作好合理的衔接。
(2)管网技改
规划应与改善输配水水质的要求结合起来,使用户饮用的水质与水厂出厂的水质相近,要符合可生饮的水准。
(3)管网技改
规划应与管网运行的安全可靠性结合起来,消除易爆管段,降低管网漏失率。
(4)管网技改
规划应结合城市大多数住宅建筑层数的供水水头需要,适当调整服务水压,减少屋顶水箱的使用。
3、条件
(1)首先要认真
研究城市的总体
规划,特别是实施
规划的进度安排;
(2)必须弄清用水户的耗水状况,特别是大用水户的用水
规划,能掌握城市用水量一半以上用户的动态状况是制定好管网改造
规划的前提;
(3)认真调查供水管网的现状,包括管径、材质、敷设年度、位置、埋深、内衬、外防、接口形式、爆管频率,漏水状况,管段相关设施,相关用户接管状况及水压状况。临近或交叉其它管线的相关信息等。
4、策略
管网改造应作为长远及中期
规划,近期应作计划;具体拟报某一管段的改造方案,应作多方案论述及可行性
分析;管网应建立数学模型,以便对现状及编制计划、
规划时进行效果
分析,这样才能使管网技术改造获得性能价格比较佳的效果。
管网改造的实施上应考虑以下策略:
先严重后一般;先大后小;先易后难。
“先严重后一般”系指严重影响输水水质的管段、严重影响输配水的瓶颈管段、严重影响管网连续供水的易爆管段、严重漏水的管段提前安排;
“先大后小”系指经济效益、社会效益影响较大的管段优先安排;“先易后难”系指有资金来源的、投资少的、费时少的、容易见效的先办。
5、措施
(1)易爆管段以淘汰为主;
(2)管径较小管段则以改大或增设并列管段方案比较而定;
(3)严重漏水管段,应考虑管中管非开挖施工等方式可行性;
(4)爆管频率低但影响水质管段,以改善内衬为主;
(5)改善管段内衬以水泥砂浆内衬、环氧树脂内涂以及内衬薄膜管套等比较而定,针对当前国内实际情况,中、大口径管道仍以内衬水泥砂浆或复合水泥砂浆为主;
(6)主要道路或主要绿带下面的管道更新改造应积极试推行非开挖的施工措施;
(7)管网的更新改造应确保不严重影响现用水户正常用水的要求。
6、方法
(1)调查绘制需要更新改造的管网现状图;
(2)综合10~20年管网发展的建设
规划,敷设新管道取代旧管道;
(3)结合上述措施的运用,编制管道内衬管段的
规划、编制非开挖更新的管道
规划;
(4)城市居住社区,应积极推行物业管理,加强社区内水、电、气抄表到户的管理,这应是主导方向,而供水、供气、供电部门直接抄表到户,有碍物业管理职能的发挥;
(5)编制管网改造的进度表、汇总表、编制管网改造总图。
7、资金
资金的筹集可通过以下渠道:
(1)新管道敷设可根据新供水工程的进度要求或街道拓宽进度的要求,力争政府拨款或享受政府给予的政策,筹集资金;
(2)用好企业管道发展专项资金,该资金不应转移使用;
(3)伴随新用水户的需水要求,征集相应管道的建设资金;
(4)适当争取管网改造的贷款;
(5)其它的相关渠道来筹集资金。
四、加快城市供水管网改造的建议
为进一步贯彻落实《国务院关于加强城市供水节水和水污染防治工作的通知》(国发〔2000〕36号),加快城市供水管网改造,降低供水管网漏损率,促进城市节约用水工作,建设部、发展改革委、财政部联合提出以下意见:
1、充分认识加快城市供水管网改造的重要性
我国是水资源短缺的国家,特别是北方地区水资源缺乏的形势严峻,水资源短缺已经严重影响到一些城市的经济社会发展和居民正常生活。但同时,一些城市供水管网因跑、冒、滴、漏等原因造成的水资源浪费问题一直未能得到有效的解决,有的城市供水管网漏损率居高不下。各地区、各部门要充分认识到解决城市缺水问题和加快城市供水管网改造的重要性,进一步加强对城市节约用水工作的领导,把加快城市供水管网改造、加强城市供水管网漏损控制作为当前城市节约用水工作的重点工作来抓,切实提高城市供水效率,为城市建设和经济发展提供安全可靠的供水保障。
2、进一步明确城市供水管网改造的目标和任务
城市供水管网改造的重点,是对运行使用超过50年、以及老城区中严重老化和漏损严重的供水管网进行改造。全国各非农业人口20万人口以上的设市城市应在2005年底以前完成对上述严重老化和漏损严重供水管网的改造任务。北方缺水城市要加快进度,力争在2004年底前基本完成。各地要按照全面推进,突出重点的原则,结合城市总体
规划和供水专项
规划,认真做好管网改造的实施计划和工程项目前期准备工作,积极创造条件,成熟一批、开工一批,在规定期限内改造完毕,使城市供水管网漏损率尽快达到国家规定的标准以内。
3、采取有效措施,加大城市供水管网改造投资力度
各地要采取有效措施,加大对城市供水管网改造资金的投入。要加大城市供水价格的改革力度,管网改造的投资费用允许计入水价,充分利用水价机制加快城市供水管网的改造。要加快推进居民生活用水实行阶梯式计量水价改革步伐,对非居民生活用水要继续实行计划用水和定额管理,以及超计划和超定额用水累进加价制度,城市供水价格调整及超计划、超定额的水费收入,要优先用于城市供水管网的改造。申请国家补助投资的严重老化供水管网改造项目,须以所在城市进行供水价格改革为前提条件。城市政府要将城市供水管网的改造作为重点项目,统筹安排财力。城市供水企业要积极筹措资金,确保城市供水管网改造项目所需资金按工程建设进度足额到位。
4、加强城市供水管网改造的组织领导
城市供水管网改造时间紧、任务重,要做好城市供水管网改造的组织管理工作。城市人民政府要由分管副市长挂帅,组成专门班子,切实加强对城市供水管网改造工作的领导,要按照城市供水管网改造的目标要求,制定和落实城市供水管网改造计划。在城市人民政府的统一领导下,各部门要明确分工,各负其责,落实责任制。各地建设行政主管部门要会同计划、财政部门做好城市供水管网改造
规划和实施计划,优化管网布局和工程技术方案,加强对工程项目的监管;财政、计划部门会同建设行政主管部门要定期对城市供水管网改造资金落实及计划完成情况进行检查。
各城市供水企业要严格按照国家有关工程建设项目法律法规的要求,认真做好城市供水管网改造工程的实施工作,切实落实工程建设中的招投标制、工程监理制等管理制度,依靠科技进步,优化管网改造方案,强化工程质量控制措施,保证工程质量。