新型管材在城市供水工程中的應(yīng)用

王 斑

(深圳市市政工程咨詢中心有限公司，廣東 深圳 518028)

管網(wǎng)工程是城市供水工程中一個非常重要的組成部分，其中管材在管網(wǎng)工程投資中的占比在50%以上，因此合理的選擇管材能夠減少投資、保證供水安全。隨著居民生活用水量與工業(yè)用水的日益增加，傳統(tǒng)的供水管網(wǎng)管材的弊端越來越明顯，因此涌現(xiàn)出了一大批新型供水管材。本文從我國供水管網(wǎng)存在的問題入手，分析了傳統(tǒng)管材不能滿足現(xiàn)在供水工程要求的原因，對新型管材在城市供水工程中的應(yīng)用進行了總結(jié)，最后對新型管材未來的發(fā)展提出了建議。

1 我國供水管網(wǎng)存在的問題

1.1 城市供水二次污染問題

供水廠出水水質(zhì)指標必須達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》，但是自來水經(jīng)輸配水管網(wǎng)達到用戶端的時其水質(zhì)往往有所下降，因此城市供水二次污染問題嚴重影響了用戶飲用水安全。二次污染問題主要由一下兩個原因?qū)е隆?/p>

(1)供水廠出水中含有微生物?！渡铒嬘盟l(wèi)生標準》(GB5749-2006)中規(guī)定，水廠出水中菌落總數(shù)(CFU/mL)限值為100。由此可見出廠水經(jīng)過消毒工藝后雖然達到了《生活飲用水衛(wèi)生標準》，但是水中仍然含有一定量的微生物，這些微生物在輸水管道中如果遇到合適的環(huán)境就會大量繁殖，使用戶終端自來水中的微生物數(shù)量遠遠高于出廠水，從而導(dǎo)致了飲用水的二次污染問題。

(2)供水管道自身的影響。供水廠出水的水質(zhì)合格率為99.4%，而當(dāng)自來水經(jīng)過一系列的加壓、輸送等過程達到用戶終端時其合格率僅為98.52%，合格率下降了0.88%。不難得出，供水管網(wǎng)的材質(zhì)是造成飲用水合格率下降一個重要原因。金屬管道管壁能夠與自來水中的余氯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀物沉積在管道壁上，長久以來會使管道管徑變小、流速加速，沉積物在高速水流的沖刷下脫落，導(dǎo)致了用戶終端出水水質(zhì)變差。塑料管道雖然具有抗腐蝕性強等諸多優(yōu)點，但是由于其生產(chǎn)工藝的差別，會存在污染物浸出的危險。

1.2 漏損嚴重

供水管網(wǎng)漏主要與管材、接口連接形式、施工等因素有關(guān)。金屬管與塑料管相比，金屬管使用年限要低很多，因此金屬管網(wǎng)的漏損情況是比較嚴重的。球墨鑄鐵管是常用的輸水管，其接口形式一般是承插式，這種接口的漏損率較高，而石棉水泥接口的漏損率較小。管道實際施工過程中因素復(fù)雜多變，常常會出現(xiàn)管道地基下沉等問題，從而導(dǎo)致后期管道出現(xiàn)漏損情況。

1.3 管網(wǎng)老化、腐蝕嚴重

老城區(qū)管網(wǎng)老化現(xiàn)象尤為嚴重，由于設(shè)計年代久遠，缺乏相應(yīng)的管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這會加大管網(wǎng)后期維護、更換難度。管道的腐蝕作用主要是由管道中微生物的生命活動導(dǎo)致的，微生物對管道的腐蝕主要有電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕兩種，其中管道電化學(xué)腐蝕的速率要高于化學(xué)腐蝕。

2 新型管材的應(yīng)用

2.1 傳統(tǒng)供水管網(wǎng)管材

傳統(tǒng)的供水管網(wǎng)管材主要分為金屬管與非金屬管，金屬管主要包括鋼管、銅管、球墨鑄鐵管、不銹鋼管等，非金屬管材主要包括鋼筋混凝土管與塑料管。金屬管具有承壓性能好、抗腐蝕性強、適用性廣等特點，因此成為傳統(tǒng)供水管網(wǎng)的首選管材，但是金屬管道重量大、造價高等特點直接影響了管網(wǎng)總投資。非金屬管道耐腐蝕性好，造價低，但是可能存在有機物浸出的危險。因此，傳統(tǒng)的供水管材很難滿足現(xiàn)代城市供水工程的要求。傳統(tǒng)供水管網(wǎng)管材的優(yōu)缺點對比總結(jié)如表1所示。

2.2 供水管網(wǎng)新型管材

為了克服城市供水二次污染問題、傳統(tǒng)供水管網(wǎng)造價、高耐腐蝕性差等問題，近幾年來涌現(xiàn)出了大量的新型管材。新型供水管材主要包括以下五類：聚氯乙烯類、聚乙烯類、聚丙烯類、工程塑料類與復(fù)合管類。

表1 傳統(tǒng)供水管網(wǎng)管材優(yōu)缺點對比

聚氯乙烯類以UPVC為典型代表，它是我國目前使用量最大的塑料管材。UPVC管主要有三大類別，普通UPVC管、新型塑料管硬質(zhì)聚氯乙烯管、消音螺旋形管，其中新型塑料管硬質(zhì)聚氯乙烯管廣泛應(yīng)用于城市供水工程中。新型塑料管硬質(zhì)聚氯乙烯管主要有UVPC芯層發(fā)泡管、UVPC徑向加筋管兩類。與傳統(tǒng)的塑料供水管相比UPVC管具有，優(yōu)越的耐腐蝕性、水力條件的優(yōu)越性、工程效益方面的優(yōu)越性、可設(shè)計方面的優(yōu)越性等這些優(yōu)良的性能。UPVC管接口的連接方式主要有膠黏劑粘合、橡膠圈承插，接口的水密性較好，從而在一定程度上避免了水的漏損。謝玉輝等從UPVC塑料管的種類及特點出發(fā)，介紹了UPVC塑料管的種類，分析了其在實際工中應(yīng)用的優(yōu)越性，通過介紹UPVC塑料管的應(yīng)用現(xiàn)狀提出了UPVC塑料管存在的問題以及設(shè)計安全考慮，最后對UPVC塑料管今后的發(fā)展進行了展望。

聚乙烯類主要有PE、HDPE(高密度聚乙烯管)，MDPE(中密度聚乙烯管)，聚乙烯管的管材原料來源豐富，其分子結(jié)構(gòu)單體簡單，是聚合物中最簡單的一類。聚乙烯管因具有質(zhì)量輕、連接方式簡單、耐腐蝕性強、使用壽面長、柔韌性等特點被廣泛應(yīng)用于供水工程中。廣東汕頭市從2008年10月份起在涉農(nóng)社區(qū)供水直抄到用戶改造工程中廣泛采用聚乙烯管(PE)，賴桂平等對該項目進行了詳細總結(jié)。該項目在選擇管材顏色方面，為了區(qū)別于別的管線，管材顏色選為紅色；DN200以上的管道采用球墨鑄鐵管，DN200以下的管道采用聚乙烯管(PE)。在安裝聚乙烯管(PE)的過程中得出以下三條經(jīng)驗：一是，由于聚氯乙烯管的柔性與韌性較好，在起伏地面進行安裝時可以根據(jù)其特點進行敷設(shè)；二是，當(dāng)管徑大于DN63時管道的接口形式可采用熱熔對接形式；三是，當(dāng)管徑小于DN63時道的接口形式可采用熱熔承插連接。

聚丙烯類包括PPR管與PPB管，該類管主要應(yīng)用于建筑給水工程中。與傳統(tǒng)的鍍鋅鋼管相比，具有管徑小、耐腐蝕性、材質(zhì)輕、熱傳導(dǎo)率低、不易結(jié)垢、使用壽命長、不滋生微生物、施工方便等特點，因此聚丙烯管被廣泛應(yīng)用于建筑熱水管、給水管中。劉秀芬對聚丙烯管在室內(nèi)給水工程中的應(yīng)用進行了詳細探討，從施工前的準備、管道安裝及要求、水壓試驗、施工過程中應(yīng)該注意的問題這四個方面進行了總結(jié)。

ABS工程塑料類，該類管是由丙烯腈、丁二烯與苯乙烯共聚而成的一種管材，該類管具有耐高溫、保溫性能好、導(dǎo)熱率低、水力條件好、抗老化等優(yōu)點。龍柳媛等對ABS管的性能與應(yīng)用進行了總結(jié)，由于ABS管中加入了抗氧化劑與抗紫外線劑等添加物，使其具有獨特的物理新能。ABS管的安裝方式有多種，螺紋連接、法蘭連接等，連接方式靈活多變，接頭的密封性良好，施工方便。具體的工程應(yīng)用實例如，石家莊參謀學(xué)院等大面積的住宅區(qū)采用ABS管輸送飲用水。由此可見，ABS管主要應(yīng)用于居民住宅區(qū)的給水管道。

復(fù)合管材按其生產(chǎn)工藝科分為兩類：一是，以鍍鋅鋼管為基礎(chǔ)，在其內(nèi)壁涂上一層聚乙烯或環(huán)氧樹脂，該類管成為鋼塑管；另一類是，采用鍍鋅鋼帶和聚乙烯通過復(fù)合膠聯(lián)成型的產(chǎn)品，稱為鋼塑復(fù)合壓力管。由于其獨特的制造工藝，使其具有承受高壓的能力，耐壓可達1.6MPa。劉延艷介紹了塑料復(fù)材料在給水工程中的應(yīng)用并對其發(fā)展趨勢進行了分析。首先分析了傳統(tǒng)的塑料管在供水工程中應(yīng)用的局限性，然后介紹了塑料復(fù)合材料主要包括塑-鋁復(fù)合管、孔網(wǎng)鋼帶塑料復(fù)合管等，最后分析了塑料復(fù)合管相較于傳統(tǒng)材料的主要優(yōu)勢有超大口徑、環(huán)保等優(yōu)點

3 結(jié)論與展望

新型管材與傳統(tǒng)的管材相比在性能上、經(jīng)濟性、施工等方面具有獨特的優(yōu)勢，因此廣泛應(yīng)用于我國供水工程中。新型管材大多都是以聚合物為主的高分子合成材料，所以在輸水過程中就有可能存在高分子物質(zhì)浸出的危險，因此在未來的研發(fā)過程中應(yīng)該重點重視新型管材的穩(wěn)定性問題。