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PE管材在污水处理场地下管道中的应用
[摘要] 本文结合某污水处理场地下管道改造应用PE管材的工程实例,论述了PE管材的特点,并与钢管进行了比较,论述了PE管材的施工关键点,同时提出施工中应注意的问题,最终得出PE管材非常适用于污水处理场地下管道的结论。
[关键词] PE管材污水处理地下管道应用



污水处理场一般说来主要担负着处理公众的生活污水、企业的生产废水的任务,管线是污水处理场最重要的设施之一,是联接污水处理场中各构筑物的不可或缺的单元。管线中的介质具有成分复杂、PH值不稳定、腐蚀性较强、颗粒杂质多等特点,尤其是输送活性污泥的管线甚至容易受到微生物的侵蚀。总之,污水处理场中的管线有着独特的使用特点。



该污水处理场,承担着处理厂区生活污水和化工、化纤装置生产废水的重要任务,初建于1978年,后进行扩建,目前设计处理水量3万吨/日。经过20多年的使用,很多管线相继出现以腐蚀泄漏为主的各种问题,影响了正常生产,于是对污水处理场地下管网进行了改造,将原有问题较多的碳钢管、铸铁管更换为PE管。



PE材料即聚乙烯,是塑料材料中用量最大的品种,它是由聚乙烯合成的高分子材料,PE管材在国外上世纪80年代开始就有了较多的应用,而在我国从上世纪90年代末期才开始使用,在近几年才有了较快的发展,主要应用领域为供水和燃气,在污水处理装置中应用PE管材还极为少见。PE材料按照国际上统一的标准划分为五个等级:PE32级、PE40级、PE63级、PE80级和PE100级。用于给水管道PE管的材料为高密度聚乙烯HDPE,其等级是PE80、PE100两种,在上述污水处理场地下管道改造中应用的就是PE100(GB13663)。
PE管材具有良好的抗腐蚀性能
PE管材除少数强氧化剂外可耐多种化学物质的腐蚀,土壤中存在的化学物质不会对管体造成降解作用,生活污水、生产废水中的有机物和其它成分更难对其腐蚀或氧化分解,无电化学腐蚀,同时PE材质不会受微生物侵蚀,也不会促进微生物的生长繁殖。这是PE管应用在污水处理场中最具价值的优点。
PE管材具有良好的抗冲击性能
PE管道具备独特的柔韧性,易弯曲,其断裂伸长率均超过500%,弯曲半径可以达到管道直径的20~25倍,因此耐冲击能力非常强,有重物压过管道时,不容易导致管道的破裂,这点对保证管道的运行安全是非常有好处的。有资料显示,1997年日本坂神地震中PE材料的供水管线都保存完好,而金属材质管线大部分被破坏。
PE管材具有良好的过流能力
PE管内壁光滑,摩擦系数小,同时不结垢、不滋生细菌,具有良好的水力流通性能,且不随时间变化,水头损失小,节约能源。
PE管材具有良好的耐磨性能
PE管除具有足够的强度外还具有良好的柔韧性,所以决定了它具有超强的耐磨能力。当介质为含有大量泥沙和各种坚硬颗粒的生活污水、生产废水时更能显露出PE管材的优越性。试验表明,PE管材的耐磨性能是钢管的4倍。
PE管材具有良好的温度适应能力的超长的使用寿命
PE埋地管道在-20℃~40℃范围内能够保证安全使用50年以上而不影响性能。PE100在介质为20
℃条件下使用50年后能保持10MPa的最低强度(MRS)。
PE管具有良好的施工性能
PE管材质量轻,易于搬运、安装,其柔韧易弯的性能使其能够适应复杂的安装环境,其良好的连接性能能够使工期缩短,成本下降,其光滑的表面能够适应非开挖的安装方式。




碳钢管表面粗糙,长时间使用容易生锈,生锈后管子内壁的绝对粗糙度会有明显上升,可达原来的3倍以上甚至更高。同时碳钢管内表面滋生细菌,附着微生物,容易截留泥沙,这些都是其水力条件欠佳,过流能力受影响的原因。而PE材质管线表面光滑,不生锈,不容易附着微生物,其阻力系数小,水头损失小,具有相对较好的过流能力。
以该污水处理场的一条生产废水管线为例。管线直径200毫米,流量150m3/h,,比较一下二者的水头损失。
表1粗糙系数
PE管普通钢管


根据公式:hf=λ(1)
v=C(RJ)1/2 (2)
C=R1/6(3)
hf ----水头损失
λ----沿程阻力系数
l----管线长度
v----管线断面流速
d----管线内径
g----重力加速度
C----谢才系数
R----水力半径,d/4
J----水力坡度,hf/l
n--