Seleção e análise técnica de acessórios para tubos PE no projeto de tratamento de esgoto da cidade de Xu Xiake, Jiangyin

Como cidade natal de Xu Xiake, o "especialista mundial em turismo", a cidade de Xu Xiake, na cidade de Jiangyin, obteve conquistas notáveis ​​na governança do meio ambiente hídrico nos últimos anos. Em 2023, o "Projeto de Restauração Ecológica e Melhoria da Biodiversidade das Zonas Húmidas do Rio na Área de Baiqugang Xu Xiake" implementado pela cidade foi selecionado com sucesso como um projeto central de apoio ao fundo de prevenção e controle da poluição da água. Este projeto visa melhorar a qualidade da água e o ambiente ecológico de 32 rios da cidade através de medidas abrangentes. O projeto de tratamento de esgoto da cidade de Xu Xiake adota um sistema de encaixe de tubos baseado em tubos de PE (polietileno). Esta escolha considera plenamente o ambiente geográfico local, as características de engenharia e os requisitos de desenvolvimento sustentável. Num projecto tão importante de governação do ambiente hídrico, a selecção de acessórios para tubos de tratamento de esgotos está directamente relacionada com a qualidade do projecto e o efeito de operação a longo prazo. Portanto, é necessário considerar de forma abrangente o desempenho do material, a adaptabilidade ambiental, a conveniência e a economia da construção.

1. Características técnicas e vantagens de Tubos PE

No projeto de tratamento de esgoto da cidade de Xu Xiake, tubos de polietileno (PE) são usados principalmente como materiais de acessórios para tubos centrais. Esta escolha baseia-se no excelente desempenho dos tubos PE em muitos aspectos. Como um material polimérico de alto peso molecular, o tubo PE tem vantagens abrangentes que outros tubos tradicionais não conseguem igualar e é particularmente adequado para tratamento de esgoto e engenharia ambiental.

Em termos de propriedades físicas e químicas, os tubos PE têm um bom desempenho. Este material possui excelente resistência à corrosão e pode resistir à corrosão de substâncias ácidas e alcalinas comuns, solventes orgânicos e eletrólitos no tratamento de esgoto, evitando os problemas comuns de corrosão eletroquímica em tubos metálicos. Ao mesmo tempo, a parede interna dos tubos PE é lisa, o coeficiente de rugosidade é baixo (n≈0,009) e a resistência ao fluxo de água é pequena, o que pode efetivamente reduzir a deposição de sujeira e a perda de energia. A cidade de Xu Xiake está localizada em uma localização privilegiada no Delta do Rio Yangtze, com alto nível de água subterrânea e forte corrosividade do solo. Essas características dos tubos PE atendem apenas às necessidades do projeto.

Do ponto de vista das propriedades mecânicas, os tubos PE têm alta tenacidade e resistência ao impacto, e seu alongamento na ruptura é geralmente superior a 350%, o que pode se adaptar ao assentamento irregular da fundação e a forças externas, como terremotos. Esta característica é particularmente importante em áreas de fundação de solo macio, como a cidade de Xu Xiake. Além disso, os tubos PE são leves (a densidade é de apenas 0,94-0,96g/cm³), o que equivale a 1/10 do peso dos tubos de concreto com as mesmas especificações, reduzindo bastante a dificuldade de transporte e instalação. A prática da engenharia mostra que o uso de tubos PE pode reduzir o uso de máquinas de construção em cerca de 30% e encurtar o período de construção em cerca de 25%.

A confiabilidade da conexão é outra grande vantagem dos tubos PE. O uso da tecnologia de conexão por fusão elétrica pode alcançar uma conexão essencial com uma resistência da junta não inferior à resistência do corpo do tubo, reduzindo significativamente o risco de vazamento de interface comum em tubos tradicionais. No projeto de tratamento de esgoto da cidade de Xu Xiake, o sistema de rede de tubulação precisa atravessar terrenos complexos e os requisitos de qualidade da conexão são extremamente elevados. Esse recurso dos tubos PE atende apenas às necessidades de engenharia.

Em termos de vida útil, os tubos PE têm um bom desempenho. Os tubos PE de alta qualidade podem durar mais de 50 anos em condições normais de uso, o que é muito superior aos tubos de concreto tradicionais (cerca de 20 a 30 anos) e tubos de metal (15 a 25 anos). A análise do custo do ciclo de vida mostra que embora o investimento inicial dos tubos PE seja ligeiramente superior, devido ao baixo custo de manutenção e à longa vida útil, o seu custo total ao longo de 50 anos é 15-20% inferior ao dos tubos tradicionais.

Tabela: Comparação de desempenho de tubos PE com outros tubos comuns

2. Análise de compatibilidade entre requisitos de engenharia e seleção de acessórios para tubos

Como projeto central da melhoria abrangente do ambiente hídrico na região, o projeto de tratamento de esgoto na cidade de Xuxiake tem características de grande escala, sistema complexo e sensibilidade ambiental, o que apresenta requisitos especiais para acessórios de tubulação. O alto grau de adaptabilidade entre o esquema de projeto de engenharia e a seleção de acessórios para tubos é o fator chave para garantir o sucesso da implementação do projeto.

A escala do projeto e a complexidade do sistema exigem que as conexões para tubos tenham um desempenho de conexão altamente padronizado e confiável. O projeto de melhoria do ambiente hídrico na cidade de Xuxiake abrange 32 rios e o conteúdo da implementação inclui vários subsistemas, como interceptação de poluentes, purificação de água, restauração ecológica de leitos de rios e restauração abrangente de ecossistemas aquáticos. Uma rede de engenharia tão grande exige que vários acessórios de tubulação sejam altamente consistentes em especificações, interfaces e desempenho. Os tubos PE possuem um alto grau de produção padronizada, com uma gama completa de especificações de DN50 a DN2000, e um método de conexão unificado, o que simplifica muito a dificuldade de integração do sistema. Em comparação, se forem utilizados tubos de concreto ou de ferro fundido, a diversidade de seus tipos e tamanhos de interface aumentará a complexidade do sistema e reduzirá a confiabilidade da engenharia.

A adaptabilidade ao terreno é uma consideração importante na seleção de acessórios para tubos. A cidade de Xuxiake é adjacente ao Lago Taihu, no sul, e ao Rio Yangtze, no norte. O nível do lençol freático é alto e a capacidade de carga da fundação é baixa. Algumas tubulações no projeto precisam passar por fundações de solo macio e estruturas existentes, o que exige flexibilidade extremamente alta e desempenho de construção sem valas das tubulações. A flexibilidade dos tubos PE permite que eles se adaptem a um certo grau de deflexão e ainda possam manter a integridade estrutural e a vedação sob assentamentos irregulares. Além disso, os tubos PE são adequados para construção utilizando tecnologias sem valas, como a perfuração direcional horizontal, o que é particularmente importante ao atravessar áreas sensíveis, como estradas e rios.

As características da qualidade da água e os processos de tratamento também afetam diretamente a seleção dos acessórios para tubos. Durante o tratamento de esgoto, as tubulações podem ser expostas a meios complexos contendo substâncias corrosivas, partículas sólidas e microorganismos. A inércia química dos tubos PE permite-lhes resistir a substâncias corrosivas, como componentes ácidos e alcalinos e ácido hidrossulfúrico no esgoto. Sua parede interna lisa reduz a deposição de sujeira e o crescimento bacteriano, o que ajuda a manter a eficiência do tratamento e a qualidade da água do efluente. Em contraste, os tubos de metal são propensos à corrosão eletroquímica e os tubos de concreto podem deteriorar-se devido a bactérias redutoras de sulfato. O projeto da cidade de Xuxiake também inclui unidades de processo, como leitos flutuantes ecológicos, instalações de aeração e tratamento in-situ de saídas. Os tubos PE são mais compatíveis com esses equipamentos de processo e são mais convenientes e confiáveis ​​para conectar.

Os requisitos de preparação e manutenção do projeto também são considerações importantes. Projetos de governança ambiental hídrica em grande escala são geralmente implementados em fases, exigindo que o sistema de tubulação tenha boa escalabilidade e conveniência de manutenção. A tecnologia de conexão por fusão elétrica de tubos PE permite a adição conveniente de ramificações ou a substituição de seções de tubos em um sistema já operacional, sem a necessidade de desligar o abastecimento de água. Como um componente do projeto EOD "Rio Yangtze ao Lago Taihu", o projeto da cidade de Xuxiake poderá enfrentar expansão e atualizações do sistema no futuro. Esta característica dos tubos PE proporciona flexibilidade de longo prazo para o projeto.

Tabela: Correspondência entre os requisitos do projeto da cidade de Xuxiake e as características do tubo PE