塑料管材在水改工程中的选择与应用（共5篇）
塑料管材在水改工程中的选择与应用 篇1
水改工程中塑料管材的选择与应用
［摘要］近年来城市配水管网改造力度不断加大，在管材的选择上，塑料管材因其具备水力条件好、耐腐蚀、重量轻及能较好地避免二次污染等诸多优势，得到了广泛应用。本文从各类塑料管材的工艺特点、理化性能、连接方式和市场价格等方面进行了对比分析，并就塑料管材在施工应用中的注意事项提出了若干建议。
［关键词］塑料管材；配水管网改造；选型；应用处理措施
1、引言
城市早期形成的配水管网，由于受原有管道材质及安装工艺的制约，管网质量良莠不齐，甚至成为影响城市供水安全的瓶颈。因此，供水行业对配水管网的改造力度正在不断加大。在近年的各类水改工程中，一些新型优质的塑料管材因其具有力学性能好（降低输水能耗5－20%）、使用寿命长（30－50年）、耐腐蚀性强、重量轻（仅为金属管的1/6－1/10）和运输安装方便等诸多优点，愈来愈受到供水行业的亲睐，自上世纪80年代伊始，尤其是90年代后期以来，各类塑料管材在城市水改工程中得到广泛应用。据有关数据统计，目前各类塑料管材的应用面已占到城市供水管网总长的50%以上。当前材料工业的迅速发展，一方面使得各类塑料管材层出不穷，让供水行业有了更大的选择空间；另一方面由于其材料性质不尽相同，生产工艺各有特点，适用范围也有所差异，性价比有高有低，供水企业常常因此面临选型难的问题。本文针对目前应用较为广泛的部分塑料给水管材，从材料理化性能、工艺发展及实际应用等方面进行了分析比较，并就施工应用中应当注意的若干问题提出了相关建议，供业内人士参考。
2、几种常用塑料管材之比较 与其他管材相比，塑料管材性能优异、原料丰富、质量可靠、造价经济，目前已批量进入市场的塑料给水管材，包括PVC管（聚氯乙烯）、U－PVC管（硬聚氯乙烯）、PE管（聚乙烯）、PEX管（交联聚乙烯）、PP管（聚丙烯）、PP－R管（三型聚丙烯）、PB管（聚丁烯）、ABS管（工程塑料）、FRP（玻璃钢夹砂管）、PVC/FRP复合管（内衬PVC）等多个门类和多种规格。这些塑料管材具备重量轻、水力性能好、导热系数低、绝缘性能好、耐腐蚀和施工安装维修方便等共性，但同时也存在一定的差异，各有优缺点。
2.1 PVC（聚氯乙烯）管
PVC给水管国内从上世纪80年代初开始生产和应用，也是应用最早和一度风靡市场的给水管材，产品规格齐全。后受加工工艺影响及 其他新型管材的冲击，PVC管逐步淡出给水市场。
2.1.1 主要优点：①PVC与各种助剂相容性好，在生产过程中可加入价格低廉的填料，且加工过程中的能耗低，生产成本低；②管壁光滑，不结腐蚀瘤，输水效率高，可降低输水能耗20%左右；③管道连接多采取粘结剂粘合，易于安装和维修；④加工良好的PVC管道，使用寿命长达50年以上。
2.1.2 主要缺点：①早期产品添加有大量的增塑剂，而增塑剂易挥发和溶出，有一定的气味和毒性（指游离态的氯乙烯单体）；目前的产品虽几乎不含增塑剂，但 “阴影”犹在、风光不再；②加工过程中主要使用铅盐稳定剂、有机锡和钙锌复合稳定剂等三种热稳定剂，其中铅盐稳定剂原应用普遍，但后来遭遇“禁铅”令（《关于公布第四批禁止和限制使用建材产品目录的通知》和《关于发布〈建设部推广应用和限制禁止使用技术〉的公告》两个文件明文限制用于饮用水管材），从而动摇了PVC管材的市场根基，使得许多无铅无毒级的PVC管材也不再为给水市场所认同；③抗冲击强度相对其他塑料管材要低；④由于市场成熟，一些低成本、低质量的PVC管材进入市场，鱼目混珠，市场声誉大受影响。
2.2 U－PVC（硬聚氯乙烯）管
U－PVC管自1983年列入国家“七．五”科技攻关项目以来得到了迅速推广应用，是目前国内塑料给水管材的主导产品，其市场占有率约在50%以上。主要应用于DN400mm以下的给水管道。
2.2.1 主要优点：①与PVC一样，在加工过程中具有良好的相容性，可添加不同的添加剂，使其具有满足不同要求的物理和化学性能；②管材耐化学腐蚀，具有自熄性和阻燃性，耐老化性好，且内壁光滑，不导热不导电，可应用于高腐蚀性水质的管道输送；③改进后的耐冲击型管材的耐冲击强度和拉伸强度甚至优于铸铁管；④可采取承插式连接、粘结剂粘结，易于安装和维修；⑤具有价格优势，市场占有率高，且积累了较多的使用经验。
2.2.2 主要缺点：①管材韧性低、硬度高，线膨胀系数大，适用温度范围较窄；②非耐冲击型管材的抗低温冲击强度较低；③与PVC管材一样，一度受到“禁铅”问题的困扰，在用于给水用途时需慎加甄别。
2.3 PE（聚乙烯）管
PE管在国内原主要应用于燃气管道工程，近年来逐步进入给水市场。其应用规格一般在DN16－400之间，有高密度（HDPE）、中密度（MDPE）和低密度（LDPE）之分，供水行业一般选用高、中密度PE管。为防止紫外线对管道材质进行光降解，管材在加工过程中添加有炭黑材料，管材呈深灰至黑色。
2.3.1 主要优点：① PE是无毒塑料，不含重金属添加剂，用于供水卫生条件好，不结垢，不滋生细菌；②柔韧性好，抗冲击强度高，耐强震和扭曲，其柔韧性、抗冲击能力均高于 UPVC；其中HDPE管具有较高的强度和刚度，MDPE管除耐压强度高外，还具有良好的柔性和抗蠕变性能；③PE是一种热塑性塑料，可多次 加工成型，可采用电熔焊接、热熔对接及承插方式连接，比较方便；④其独特的电熔或热熔连接方式使接口强度高于管材本体，保证了接口的安全可靠，优于粘结方式。
2.3.2 主要缺点：①市场价格相对较PVC、U－PVC等管材要高；②管材结构单一，线膨胀系数大，保温性能相对较差，因此在受到较大温差影响时，易发生纵向回缩且回缩长度较大；③受热时易膨胀，且其性能随着温度的升高而下降，长时间工作温度不宜超过40℃，一般仅用于冷水管道；④因表面色深易吸热，日照环境下易老化，影响其使用寿命，因此不宜室外明敷。
2.4 PEX（交联聚乙烯）管
PEX管国内从1996年开始引进生产。交联聚乙烯是通过化学方法或物理方法将聚乙烯分子的平面链状结构改变为三维网状结构，从而优化聚乙烯分子的理化性能。供水行业现多用于小口径管道，市面常见规格为DN16－63。
2.4.1 主要优点：①与PE管一样无毒、无味，但耐热性及热强度、耐热老化性、电绝缘性和稳定性等均高于PE管；②其独特的耐温性能（适用温度为－70－100℃）和抗振动、耐冲击等优势，使其成为室内冷热水管网的推荐管材；③导热系数低，热量损失小，具备优良的隔热性能；④使用寿命长，可安全使用50年以上；⑤属于无污染环境的绿色环保管材，不含任何毒素，焚烧后也不释放有害物质，符合当前的材料环保趋势。
2.4.2 主要缺点：①市面现有规格较少，多为小口径；②连接方法多采用夹紧式铜制接头或卡环式铜制接头，较为单一；③市场价格高，不利于推广。
2.5 PP－R（三型聚丙烯）管
PP－R管材国内从1997年开始引进生产，也是一种新型绿色环保材料。三型聚丙烯是第三代改性聚丙烯，即采用气相共聚法 使PE在PP分子链中随机地均匀聚合，使其具有较好的抗冲击性能、耐温性能和抗蠕变性能。供水行业目前多用于小口径管道，市面常见规格为DN20～160。
2.5.1 主要优点：① PP－R也是无毒塑料，适宜用于饮用水管道，不会形成二次污染；②其导热系数只有钢管的1／200，具有良好的保温和节能性能，属保温节能产品，可节约保温材料；③具有较高的抗冲击强度；④多采用热熔和电熔连接两种连接方式，安装方便，且是材料本体永久性的连接，接口安全可靠；⑤使用寿命可达50年，且可回收，不会造成环境的污染，符合当前的材料应用趋势。
2.5.2 主要缺点：①熔融粘度低，存在一定的低温脆性缺陷；②由于聚丙烯本身的分子特性，其耐高温性能较差，线膨胀系数较大，长期工作温度不宜超过70℃，不宜用作热水管道；③与PE管一样，抗紫外线能力较差，不宜室外明敷;④市场价格高于PE管材。
2.6 PB（聚丁烯）管
PB管是目前世界上最先进的冷热水和暖气管材之一。市面常见规格多为DN10－28的小口径管道。
2.6.1 主要优点：①PB是一种半结晶热塑性塑料，无毒无味、重塑性强，且化学稳定性好，具有极好的抗腐蚀能力，不受微生物侵蚀，有利于水质保持；②具有良好的耐温性能，导热率较小，适用温度范围较大，其长期使用温度为≤90℃，隔热性能优于PP－R管；③耐压性能和抗蠕变能力极强，同等工作压力条件下其管壁最薄，质量更轻；④具有极好的韧性和耐冲击力，抗拉强度高。
2.6.2 主要缺点：①由于PB树脂供应量小且价高，国内生产PB管材的厂家不多；②PB属于易燃材料，安装加工或使用的场 所通常需采取防火措施；③原材料主要依赖于进口，管材市场价格昂贵。
3、塑料管材选用的原则及建议
从上述对比分析不难看出，各类塑料管材虽具备较多的共性，但总的来说还是各有优缺点，因此在应用过程中应因需、因地、因时制宜，有针对性地加以选择。结合城市配水管网改造工程对管材管件的需要来看，其工程内容主要是更新改造老旧管网，其特点一是多为DN400以下的中小口径管道，二是需与其他不同材质的管材进行对接，三是要求运输、安装方便，四是对管材的使用寿命有较高的要求。因此塑料管材完全可以满足以上需要，在配水管网改造工程中的应用前景十分广阔。
3.1 塑料管材选用的基本原则
市场上可供选择的塑料管材种类较多，供水企业因此颇费踌躇。结合城市供水现代化的总体要求来看，除应满足阻力小、能耗低、耐腐蚀、重量轻等要求外，在选择管材时还应遵循以下基本原则：
3.1.1 必须符合饮用水卫生要求。材料应用的安全性是为市场所接受的前提，PVC管材受“禁铅”影响而淡出市场即为明证。从满足供水安全性和提高水质保障率的角度来看，“六无”是选材时必须首先遵循的原则，即材料本身无毒、无味；添加剂无无重金属、且在一定温度条件下无溶解、无挥发；回收时无污染。
3.1.2 具有必要的强度和韧性。在水改工程中，管材管件有的埋设于地下，有的明敷于室内外，其施工条件和运行环境各异，因此对管材的强度和韧性的要求也有所不同。考虑到施工安装及维修维护的简便性，在同一区域的水改工程中，通常会选用同一材质的管材管件，因此材料的强度和韧性必须达到较高要求。
3.1.3 有利于节约建设投资。尽量选择国内生产厂家较多、生产成本相对较低的管材，扩大可选范围，以利节省投资。
3.1.4 有较为成熟的实际应用经验。这样有利于控制施工安装质量，降低管网漏损率和故障发生率。
3.2 选用管材的几点建议
3.2.1 从性价比、市场常备规格及应用技术的成熟性等方面综合考虑，建议在水改工程中首选U－PVC（无铅型）、PE（HDPE）、PP－R等三类管材管件。
3.2.2 不同的口径的管道，改造时宜结合不同的施工、运行环境选用不同的管材。以下选择可供参考：DN100－400优先考虑采用PE（HDPE）管，其次是U－PVC管；DN50－100优先考虑PE（HDPE）管、PP－R管，其次是U－PVC管；DN50以下建议首选PE管，但小口径入户管道因多为明敷，宜选用抗紫外线强度较高的U－PVC管。
3.2.3 经常遭遇低温冻害的地区，应优先考虑选用保温节能型的PP－R管。这样虽然一次性投入相对较高，但降低了后期运行的维修维护成本。
3.2.4 有条件的地方，也可适当选用市场价格较高的PB管、PEX管，有针对性地在施工安装及新型管材的应用与研究方面作些积累和探索。
4、施工应用过程中应注意的几个环节 4.1 存储堆放
塑料管材虽然有一定的抗压抗拉强度，但限于材料本身的特性，在存储堆放时，切不可长时间堆码太高，特别是部分薄壁的承插口粘合管材。以免在外力作用下造成承插口变形，在粘结时局部间隙变大，降低其剪切强度，形成管网漏损的隐患。
4.2 施工准备
4.2.1 使用粘结剂连接的管材，建议选用生产厂家提供的粘 结剂，避免粘结剂与管材之间产生不良反应，影响粘结质量。
4.2.2 管材粘结口应保持干净，不得有灰尘、油污等污物，如有应及时清理干净，必要时可用丙酮等清洁剂清洁，防止污物影响粘结剂的软化溶解效果，造成管件运行中脱节。
4.3 基础处理
PE、PP－R等管材线膨胀系数大，在季节温差较大的地区，其纵向回缩量较大，因此在进行基础处理时必须预先考虑其管道回缩变形量。
4.3.1 夏秋季施工安装的管道，入冬后易因土壤表层温度急骤下降，管道产生冷缩，导致接口破漏。在施工安装时，必须严格按照工程技术规程要求，宜采用弧形人工砂基，其管底以下垫层部分的厚度不宜小于100mm，回填土应按规定的压实系数压实，以增大填埋土与管身之间的阻尼，减少回缩变量。
4.3.2 顶管施工地段，因无法按规程对基础进行处理，且在钻进施工时本身会产生一定的拉伸变形，应考虑安装伸缩节或补偿器。
4.4 安装连接
4.4.1 使用粘结剂连接的管材，为防止多余的粘结剂进入管内残留污染，应保证均匀涂抹，其插口端可适当涂厚，这样在推进进可挤压到管外；在与法兰或其他材料进行粘结时，其承插口粘结应保持一定的固化时间，特别是U－PVC管材的固化时间一般应达到24－48小时。
4.4.2 采用热熔电熔方式连接的管材，其热膨胀程度较大，如长时间曝晒会导致安装前管身温度大于环境温度，增加其运行后的纵向回缩量，因此夏秋季施工时必须做好遮阳工作，减少太阳的直接曝晒，必要时可选择在早晚间敷设，适当降低安装与运行过程中的温差。4.4.3 塑料管材与各种金属管材及砼管等非金属管材连接时，其接口处是最薄弱也是最关键的部位，因此连接试应根据管道的受力状态、管道沿线工程地质条件等因素合理确定，不宜采取单一的对接方式。如PE管与金属管连接时，可采用钢塑过渡接头；U－PVC管可采用柔性的活接头；套筒连接方式也可根据实际情况加以应用，等等。从发展的趋势来看，部分管材原有的粘结连接方式，以后会逐步过渡到柔性接口方式。
5、结语
塑料管材在同等口径条件下，其水力学性能远远优于其他金属管材或砼管，输水能力有很大提高，降低了输水能耗，在提高管网的技术状态和保障安全优质供水方面具备较大优势，因此塑料管材在城市配水管网改造工程中得到了广泛应用，市场前景广阔。但塑料作为分子材料，其本身的特性应引起重视，尤其是在施工安装中要注意采集相关数据、积累相关经验、改进相关方法，以进一步提高供水安全性。目前，供水行业处于一个较快的发展阶段，在塑料管材的选择与应用上，供水企业不仅要考虑初期一次性投资成本，更要考虑长期运行的变动成本控制，因此应加快种类塑料管材的应用步伐，在管网改造中积极推广应用新材料。另外，在提高管材质量及降低生产成本等方面，塑料管材生产企业也应加大研发力度，不断推出符合市场需求的新型材料。
主要参考文献：
1、建材工业出版社，城市给水技术手册（第二版）；
2、王国兴，塑料给水管材的开发应用；
3、张志浩等，温差对聚乙烯（PE）管道施工的影响；
4、郑小明，供水管网中管材和施工新技术发展及应用。
塑料管材在水改工程中的选择与应用 篇2
一、铝塑管材的特性及应用
铝塑复合管技术是在20世纪70年代由英国专家发明的, 铝塑复合管作为一种高质量、多特性的管材, 其结构为5层, 它是由中间层纵焊铝管、内外层聚乙烯以及铝管与内外层聚乙烯之间的热熔胶通过高温、高压、共挤复合而成的五层复合管材, 中间铝合金金属层是管道骨架。这种管材是金属管和塑料的完美结合, 集金属和塑料管优点于一体, 显示出优良的性能。铝塑管中铝管焊接分为搭接焊和对接焊, 我们在抄表到户工程中使用的是对接焊铝塑复合管, 与搭接焊铝塑管相比其焊缝质量、强度要高。
铝塑管特性:一是良好的耐腐蚀性。与钢管相比, 铝塑复合管更能耐碱、酸、盐的腐蚀。二是铝塑复合管具有良好的塑性变形能力。与塑料管相比, 它能在一定范围内弯曲, 且弯曲后不反弹。可以盘绕, 减少接头, 还能自由弯曲, 减少弯头。三是耐压强度高、使用寿命长, 工作压力完全可以满足多层建筑的需要。由于铝塑管冷脆温度低, 在无强射线辐射的条件下, 寿命可达50年。四是重量轻。铝塑管单位长度重量仅为同规格镀锌铁管1/17~1/15, 为钢管的1/4~1/3。五是阻力小。管材内壁平滑, 不易积水垢, 输送流体时阻力小, 输送流体能力比同管径金属管大30%。六是卫生性能优异, 内壁不积水垢和滋生微生物, 解决了令人头疼的生活用水二次污染的问题。七是管材具有一定的弹性, 能减弱供水中的水锤现象, 减弱管内流水产生的噪声。八是由于铝合金是良好的隔磁材料, 具有良好的导电性能, 管材抗静电性能好, 也有较好的抗氧性。
安装要点:一是施工人员必须经过铝塑管及管件安装的专业技术培训。二是安装前施工现场进行清理, 施工过程中应防止管材、管件受污染, 安装过程中开口处应及时封堵。三是剪切、弯曲, 管的切断使用专用管剪或切管器, 弯管时必须使用合适的弯管弹簧和弯管器。四是整圆与倒角, 可用专门的整圆扩孔器将管子整圆扩孔、倒角, 以便铝塑管顺利插入管件的连接部位。五是套管, 将铝塑管整圆好的一端插入管件, 有以下两种方法:将已套有管件的芯体部分压入管口内径中;也可先将管件套进管子, 再压入芯体部分。须注意管件芯体压入管内的深度一定到位。六是嵌压连接, 用专用压制钳子压接外层的套筒, 将加压钳头套在套筒上, 上下摇动加压钳手柄, 使钳口的开口完全闭合, 使O型密封圈和铝塑管内壁紧固起来, 即完成管件的连接操作。
注意事项:铝塑管与其他塑料管连接是通过铜质外牙直接与其他管材铜质内牙接头实现连接的。在缠绕聚四氟乙烯 (生料带) 时, 不要缠得太多或太少, 旋转程度也要适当, 不要过分旋紧。在实际操作中若过分旋紧铜质外牙直通, 一是容易引起接头产生裂缝;二是即使不产生裂缝, 接头尺寸越大, 越难保证达到良好的密封效果, 容易出现渗漏。
目前抄表到户工程选用铝塑管集束铺设外加PVC-U芯层发泡管套管的施工方案, 采用铝塑管主要考虑用户住宅结构复杂多变, 家中的布局各不相同, 家中的装修程度各异, 因此在重新铺设上水立管时, 为减少占用户内位置, 我们考虑一是铝塑管能够自由弯曲, 中间不用弯头连接, 从户外水表井到户内与原给水管勾头可以采用一根管, 这样就减少了因接头多引起的维修几率;二是对居民户内布局扰动较小;三是方便施工, 加快施工进度, 对居民的生活影响较小, 但相对来说造价较高。经过几年来的改造, 采用铝塑管加套管是目前抄表到户改造中居民比较认同的首选方案。
二、PVC-U管材的特性及应用
PVC-U芯层发泡管主要作为套管用在户内铝塑管外部, 户内铝塑管加PVC-U芯层发泡管一是因为芯层发泡管具有良好的隔音效果, 由于发泡层的作用, 它比实壁PVC-U排水管可降低排水噪音10d B左右;二是为用户考虑, 保证上水改造完成后不影响户内布局的美观。
PVC-U给水管材是国内外应用最为广泛的塑料管道, 是国内发展较为成熟的一种管材。在抄表到户工程中主要用于楼前管道的铺设。PVC-U管材特性:一是符合卫生性能, 目前, PVC-U的配方可以达到无毒级, 其成分中的游离率在加工时也可基本挥发。PVC-U的卫生性能主要取决于两点:PVC-U加工时的添加剂必须做到无毒或低毒, 对添加剂品种有一些要求, 如不允许使用含铅、锡的稳定剂;PVC-U连接采用胶水方式, 必须解决胶水毒性问题。就国内生产情况看, 如果严格按照国家标准生产, 其卫生性能可以达到国家饮用水卫生的要求, 使用是安全的。二是具有良好的耐老化性、能长期保持其理化性能、阻燃性好、耐腐蚀性强、使用寿命长。三是原料完全国产化, 因此, 管材原料价格低廉, 与其他塑料管材相比, 在价格上具有绝对优势。四是耐温等级较低, 使用温度范围-5到45度。五是绝缘性能好。
安装要点:一是检查管材、管件的质量。二是切口及坡口, PVC-U管材使用细齿锯或切管机进行切割, 切割管材是要保证料口平整且垂直于轴线。管材切割后需将插口处倒小圆角, 即管口外缘倒角, 形成坡口后再进行连接, 坡口加工完后, 应将残屑清除干净。三是试承插、划线, 粘结前应将承插口试插一次, 使插入深度及配合情况符合要求。四是清理工作面, 管材和管件在粘结前严格检查管口和承口表面, 检查无污后, 用洁净干布或棉纱将承口内侧插口外侧擦拭干净, 使被粘面保持清洁, 无尘沙、无水迹。若粘结表面有油污时, 需用丙酮等清洁剂擦拭承口及管口表面, 但不得将管材、管件头部浸入清洁剂。五是涂刷粘结剂, 待粘结剂全部挥发后, 将管口、承口用清洁无污的鬓刷粘粘结剂迅速涂刷在插口外侧、管件承口内侧结合面。涂刷时先涂承口, 后涂插口, 宜轴向由里向外均匀涂刷, 不得漏涂, 粘合剂用量应适量, 一般应涂刷两遍以上, 大口径管道承插面应同时涂刷。六是连接, 涂粘结剂的管表面经检查合格后, 应立即找正方向将插口对准承口迅速插入, 用力挤压, 使管端插入的深度至所划线并到达承口根部, 且保证承插接口的直度和接口位置正确, 同时必须保持规定的时间 (口径小于ф63的粘结结合最少保持时间大于30s、口径大于ф63的粘结结合最少保持时间大于60s) , 以防止接口滑脱。承插应一次完成, 当插入1/2承口时应稍加转动, 但不应超过1/4圈, 然后一次插到底部, 插到底后不得再旋转。全部过程应在20s内完成。当施工期间气温较高, 发现涂刷部位粘结剂已部分干燥, 应按以上规定重新涂刷。七是承插口的养护, 粘结工序完成, 应将残留承口的多余粘结剂擦拭干净, 粘结部位在1h内不应受外力作用, 24h不得通水试压。
三、PE管材的特性及应用
PE管材是以优质聚乙烯树脂为主要原材料, 添加必要的抗氧剂、紫外线吸收剂等助剂, 经挤出加工而成的一种新型产品。PE管材特性:一是具有优异的物理性能, 有良好的刚性、强度, 也有很好的柔性、耐蠕变性, 而且更有热熔连接性能优良的特点, 有利于塑料管道的安装。二是耐腐蚀、使用寿命长。三是韧性、挠性好, PE管是一种高韧性管材, 对基础不均匀沉降和错位的适应能力非常强, 抗震性好。四是流通能力大, 经济上合算。五是连接方便, 施工简单。六是密封性好, PE管本身采用溶接连接, 本质上保证了接口材质结构与管体本身的同一性, 实现了接头与管材的一体化。七是抗应力开裂性好, PE管具有低的缺口敏感性, 高抗剪切强度及优异的抗痕能力, 耐环境应力性非常突出。八是低温抗冲击性好、耐磨性好、水阻性好。
安装要点:一是聚乙烯给水管道连接采用热熔连接, 不得采用螺纹连接和粘结。二是聚乙烯给水管道不同连接形式应采用对应的专用工具。连接时, 不得使用明火加热。三是聚乙烯给水管道连接采用热熔焊接时宜采用同种牌号、材质及相同SDR的管材和管件。四是聚乙烯给水管道连接时, 管端应洁净。每次收工时, 管口应临时封堵。五是热熔连接加热时间和加热温度应符合热熔连接工具生产厂和管材、管件生产厂的规定, 在保压、冷却时间不得移动连接件或在连接件上施加外力。六是热熔对接应符合以下规定:在对接焊机上夹紧管材和管件的插口端, 清洁插口端;移动可动夹具, 将管材、管件连接面在铣刀上刨平, 取下铣刀, 检查管端连接面, 使其间隙不大于0.3mm;校直对接焊机上两对应的待接件, 使其在同一轴线上, 错边不宜大于壁厚的10%;将加热工具放在两连接面之间, 使对接焊机上的管材靠近加热工具并施加一定的压力, 直到融化形成沿管材整个外圆周平滑对称的翻边为止;加热完毕, 待连接件应迅速脱离对接连接加热工具, 并应用均匀外力使其完全接触, 形成均匀凸缘。
PE管材在抄表到户改造工程中, 主要用于表井前的埋地铺设及楼前上水主管道的更换, PE管材与PVC-U给水管材相比柔韧性要好, PVC-U给水管材的脆性较大, 水表井内的分水器采用的也是PE材质。
四、PP-R管材的特性及应用
PP-R管在抄表到户工程中主要用在户内更换立管, PP-R管除具有一般塑料管重量轻、耐腐蚀、不结垢、使用寿命长等优点外, 还有以下特性:一是良好的卫生性能。二是保温节能。三是较好的耐热性能, 使用寿命长。四是安装方便, 连接可靠。五是性能优越, 价格适中。六是物料可回收利用。
安装要点:一是热熔工具接通电源, 升温约6min, 焊接温度控制在约260度, 到达工作温度指示灯后方能开始操作。二是切割管材时, 必须使端面垂直于管轴线。三是管材与管件连接端面必须清洁、干燥、无油。四是用卡尺和合适的笔在管端测量并标绘出热熔深度。五是溶接弯头获三通时, 按设计图纸要求, 注意其方向, 在管件和管材的直线方向上, 用辅助标志标出其位置。六是连接时, 无旋转地把管端倒入加热套内, 插入到所标志的深度, 同时, 无旋转地把管件推倒加热头上, 达到规定标志处。七是达到加热时间后, 立即把管材与管件从加热套与加热头上同时取下, 迅速无旋转地沿轴线均匀压入到所标深度, 使接头处形成均匀凸缘。
摘要：新型管材工业可以说是起步晚、起点高、发展迅速, 经过几年的发展, 塑料管道在全国各类管道中市场占有率得到很大提高, 目前铝塑管 (PAP) 、PE管、PVC-U管、PP-R管在抄表到户改造工程中得到广泛的应用, 现将新型管材的特性、安装要点及在抄表到户工程中的应用作一概述。
塑料管材在水改工程中的选择与应用 篇3
关键词：膜分离技术,水处理,环境工程
高科技的不断进步, 人口计划的政策放宽, 现如今的社会环境问题却是越来越让人担忧。冰山融化、温室效应、水污染等环境方面的问题应运而生, 特别是水污染。
不论城镇还是乡村, 到处是混浊的河水, 刺鼻的气味从河流上空传出, 河水中垃圾更是多的无法让人直视, 有些大面积的湖泊也遭遇到了不等程度的污染, 其中鱼虾死伤多数。这些致使很多地区的日常生活都受到很大的影响, 但是技术的进步, 出现了膜分离技术, 对水污染的治理起着重要的作用。
1 膜分离技术
1.1 什么是膜分离技术
膜分离技术出现在20 世纪初, 它是通过化学专业中的分离、浓缩等技术对一些溶液中的颗粒物质进行过滤分离, 然后使原始溶液变得纯净。它不像普通的过滤、蒸发过程, 需要一定的温度等其他条件, 它可在常温下进行, 而且具有简单、方便、快捷等优点。
1.2 膜分离技术分类
该项技术通过隔膜实现分离技术, 有很多种方法, 例如微滤、纳滤、反渗透等。常用领域为废水处理、海水淡化等, 并且得到了很大的经济利益, 在最近几十年发展迅猛。
1.2.1 微滤法
微滤, 顾名思义, 就是指利用微小的膜孔进行溶液之间的过滤, 微孔滤膜主要应用在气体、液体之间的微颗粒、菌类等, 实现净化及分离等作用。
微滤应用到了食品工业 (酒制造、饮料制造等) 、水污染工业、医疗药物专业等不同的领域。
1.2.2 反渗透法
反渗透是通过化学与物理学科知识的双重结合, 利用压力差实现分离效果。溶液中的不同溶质之间有着不一样的渗透压, 而科学技术人员只需要根据物质的渗透压给出相对应的大于该溶质渗透压的数值即可, 从而便达到了反渗透的作用效果, 也就做到了溶液物质之间的分离。
该办法具有先进、高效等优点, 在很多方面有广泛的使用, 主要领域便是水处理环境中的浓缩技术。反渗透法涉足了电子产业、农业产品加工工业、纯净水制造工业等领域。
1.2.3 超滤法
超滤与反渗透的作用原理有些相似, 也是通过压力进行推动, 使直径不同的分子之间进行分离。一般该方法的膜孔径位于20-1000A°左右。它具有空间占有率小等优势。
该项技术最早运用在工业化废水与污水处理方面。20 世纪六十年代的快速发展也使该项技术得到了广泛的利用。主要使用于资源与环境工程、医疗临床专业、中医药制剂专业等领域。
除了上述所介绍的几种方法之外, 膜分离技术还有电渗析、膜传感器等多种方法, 每种方法都对水处理有着不同程度的重大影响。
2 膜分离技术在水环境工程的应用
2.1 工业废水处理
人们保护环境的意识不太强烈, 因此环境污染变得一发不可收拾, 其中水污染特别严重。前段时间电视媒体不断报道:某某地区出现大量非本地区的死鱼, 该地全部居民都打捞不完, 这说明现如今水污染十分严重。工厂排放的工业废水、污水导致了河流、湖泊水资源的严重污染, 使水生物的生存环境受到巨大影响。而膜分离技术挽救了这一恶劣局面, 通过微滤、纳滤等方法将水中的杂质、有害微生物过滤出来, 从而将大区域的水资源变得干净无害, 还给自然界中水域原有清澈模样。
2.2 纯净水处理
人们饮用的水资源便是经过一系列加工处理后通过管道引入到各家各户。可是, 现在食品安全问题的频频曝光, 人们对于饮食方面的东西变得谨小慎微, 就连饮用水也不例外。
膜分离技术完美解决了这一问题, 利用过滤技术将水中的细菌、悬浮物质隔离, 使饮用水安全可靠无公害。该技术简单快捷, 使水的质量得到很大程度的提高, 并且经济效益高, 达到低成本、高回报的效果。
2.3 苦水、咸水处理
钻井部队在打井时会根据地质探测到不同程度的水资源, 但是水质却是无法提前得知的。因此, 地下水有时会是苦涩的。同样, 膜分离技术也可以将苦咸水变成饮用水的另一提供渠道。那么, 它是如何处理地下水的苦与咸的呢?地下水又是因什么而苦与咸的呢?
地下水的苦咸是因为水中的酸碱比例不当, 水中所含的碱度高于硬度, 盐分含量较高, 呈碱性化 (ph>7) 。地下水苦咸一般分布于北部和沿海地区。苦咸水的过量饮用会影响人们肠胃功能, 同时身体各方面的免疫机制也会低下。
膜分离技术中的纳滤法、渗析法可以使苦咸水中的细菌滤去, 已达到部分可以饮用的效果。但是, 该技术应用不频繁, 因而水资源回收利用率较低, 在某些地方还是需要进一步改进。
2.4 洋水淡化处理
人们都有的常识是海水是不可饮用的, 因为海水中含有大量的粗盐成分, 以及一些微生物等, 饮用会导致人类身体不适。而膜分离技术中使用的电渗析法、反渗透法使海水中的不可利用物质分离开, 已达到海水变饮用水的目的。但是, 目前该项处理方式不是很成熟, 在使用该项技术时, 经济方面耗费过大, 而且得到的效率不高, 所以如今海水淡化处理从根本上讲不是很乐观。
另一方面看, 海洋水处理电渗析方式也是具有优势的。该处理方式使短缺的饮用水资源得到补给, 而且此技术所需的硬件支持便于清洁处理。已知反渗透法成本低, 回收率高, 所以反渗透法相对于电渗析法来说, 是比较提倡使用的。总结两种方式, 都具有一定的提升空间, 因此海水淡化处理仍需不断进步发展。
3 结语
膜分离技术于20 世纪初产生, 在20 世纪60 年代快速发展, 并且得到了良好的反响, 因而该项技术需要不断的加强完善, 从而更好的运用于现代水处理环境工程中。膜分离技术包括了方便、环保、易于操控以及经济耗费低、回收水资源重利用率高等多项优点, 所以国家应给予大量的经济支持和技术支持来发展此项技术, 为国家的可利用水资源开发更多的供水渠道。总而言之, 膜分离技术为国家的发展奠定了强大的技术基础之一。
参考文献
[1]陈思贤, 曹娟.膜分离技术在水处理环境工程中的应用[J].工业工程与技术, 2014 (8) .
[2]华玲, 经倩楠, 范东宣.浅析膜分离技术在水处理环境工程中的应用[J].科技创业家, 2013 (7) .
塑料管材在水改工程中的选择与应用 篇4
①反应过程中产生大量活泼的羟基自由基 (·OH) , 其氧化能力 (2.80V) 非常高。②·OH对污染物的选择性低, 可直接与污染物反应或与中间产物反应。③AOP是一种物理—化学处理过程, 反应容易控制。④该工艺既可单独处理, 又可与其他处理工艺联合处理污水。
2几种高级氧化技术
2.1 Fenton法与类Fenton法
1894年, 法国科学家Fenton H J发现, 酸性水溶液中Fe2+和H2O2共存时, 可以有效地将酒石酸氧化。因此将Fe2+/H2O2组合体系命名为Fenton试剂, 该方法称为Fenton法。Fenton反应产生·OH的机理描述如下[1]:
Fe2++H2O2→Fe3++·OH+OH- k=51M-1s-1
·OH不稳定, 当溶液中不含其他反应物时, 它可以同Fe2+反应生成更多Fe3+和OH-:Fe2++·OH→Fe3++OH-当溶液中有有机物存在时, ·OH可以从有机物中提取氢原子, 形成有机基 (R·) :·OH+RH→R·+H2O R·+H2O2→R-OH+HO·
Fenton类氧化技术氧化能力强、操作简单, 既可作为单独处理技术应用, 也可与其他技术联合使用。但该法处理费用高, H2O2利用率低, 过量的Fe2+也会增大处理后污水的COD而产生二次污染。
2.2 臭氧氧化法
臭氧 (O3) 是一种强氧化剂在水溶液中自发分解成含氧自由基但直接氧化速率低, 且选择性较高。而在碱性体系中OH-的存在会加速O3的分解, 产生·OH加速反应过程[2]。同时降解有机物的机理也得到了深入研究。机理可分为两种:直接反应 (臭氧直接同有机物反应) 和间接反应 (臭氧分解产生·OH, 可与有机物反应) 。在水中O3生成·OH主要有3种途径:在碱性条件下, 在紫外光 (O3/UV) 作用下以及在金属催化下[3]。单独使用臭氧处理废水存在O3利用率低、氧化能力不足及O3含量低等问题, 对某些有机物处理效果不是很好。为此提出了相关组合工艺, 具体方法包括O3/催化剂、O3/UV、O3/H2O2、O3/UV/H2O2及O3/超声波等技术, 这些氧化技术可使臭氧在水处理过程中发挥更大的作用, 将水中有机物尽可能地氧化降解。
2.3 超临界水氧化法
(1) 应用范围广, 几乎对所有有机污染物均可进行氧化分解。
(2) 在超临界水中, 氧化剂有机物和水形成均一相, 传质速率快, 氧化效率高, 反应迅速彻底。
(3) 有机物氧化释放出的反应热可以维持反应所需的热量。
(4) 反应在密闭容器中进行, 不会给环境带来二次污染。
(5) 反应器结构简单, 使用较小体积的反应器就可以处理较大流量的有机污染物。
2.4 湿式氧化法
湿式氧化法是指在高温 (125-320℃) 、高压 (0.5-10Mpa) 下利用氧气或空气 (或其他氧化剂如O3, H2O2等) 氧化水中溶解态、悬浮态的有机物及还原态的无机物, 使之生成CO2和H2O的一种处理方法。
该方法需要耐高温高压, 耐腐蚀的设备, 因此一次性投资较大, 这也限制了它的大规模工业化应用。
2.5 超声降解法
超声氧化法是利用超声波辐射溶液, 使溶液产生高温高压, 并生成局部高浓度氧化物·OH和H2O2, 快速降解有机污染物。
单独超声氧化技术虽能去除水中有机污染物, 但其单独处理成本高, 对TOC去除不彻底, 因此常与其他高级氧化技术联用。
3各高级氧化技术的综合比较
虽然高级氧化技术在去除有机污染物方面比其他技术更好, 但各种高级氧化技术之间也存在差异, 下面就各种高级氧化技术的优缺点和适用范围进行比较。
Fenton氧化法反应条件温和, 设备简单, 费用低, 但氧化能力差, 出水水质差, 适用于工业废水处理和低浓度少量废水处理。臭氧氧化法氧化能力高, 无二次污染, 但设备复杂, 产率低, 并且有机物降解不彻底。适用于工业, 造纸, 印染等废水的处理。超临界水氧化技术反应速率快, 降解率高, 但反应条件高, 运行成本高。仅适应于高浓度, 小流量有毒废水处理。湿式氧化法适用范围广, 处理效果好, 但反应温度和压力高, 对设备要求高, 仅适应于高浓度小流量工业废水处理。超声降解法反应条件温和, 效率高, 对设备要求低, 但成本高, 降解不彻底, 目前仅限于实验室单一组分小水量废水处理。
4结语
与传统废水处理技术相比较, 高级氧化技术具有常规方法无法比拟的优点, 如适用范围广、反应速率快, 污染小等特点。因此成为水处理领域研究的热点。但目前多种高级氧化技术还未成熟应用到实际处理中, 存在处理成本高很难工业化等特点。因此, 深入研究、提高处理效率、降低处理成本, 并使各种技术联合使用, 使其互补不足成为了今后重要的研究方向。
参考文献
[1]Pigllatello J J.Dark and Photoassisted Fe2+Cataalyzed degradation of Chlorophenoxy Heerbicides by Hydrogen Peroxide[J].Environ.Sci.Technology, 1992, 26 (12) :944.
[2]陈德强.高级氧化法处理难降解有机废水研究进展[J].环境保护科学, 2005, 31 (132) :20-231超临界水氧化
[3]李金英, 杨春维.水处理中的高级氧化技术[J].科技导报, 2008, 26 (16) :88-92.
塑料管材在水改工程中的选择与应用 篇5
随着我国经济的迅速发展,人口的增加,人民生活水平的逐步提高,工业化和城市化步伐的加快,用水量急剧增加,污水排放量也相应增加,加剧了淡水资源的短缺和水环境的污染,使地表水,尤其是城市河流水水质逐年变差,水质恶化失去了水源水的利用价值。为保证水资源的可持续利用,解决水环境污染问题,国内外在水处理方面做了大量工作,开发了多种水处理工艺,如生化法、离子交换法、吸附法、化学氧化法、电渗析法和污水生态处理技术等[2]。与这些方法相比,混凝沉淀法以其处理效率高、经济、简便的特点成为世界各国普遍使用的一种水质处理技术。混凝剂的选择是该工艺的核心和关键部分,其性能决定水处理效果的好坏[3]。
1 混凝剂作用及研究现状
絮凝剂在给水与废水处理和生产过程的固液分离中占有重要的地位。以给水处理为例,首先,絮凝能有效脱除80%~95%的悬浮物质和65%~95%的胶体物质,对降低水中COD值有重要作用;再者,絮凝对除去水中的细菌、病毒效果稳定,通过絮凝净化,一般能把水中90%以上的微生物与病毒一并转入污泥,使处理水的进一步消毒、杀菌变得比较容易;此外,日益受到重视的水体富营养化、废水脱色等问题,采用无机絮凝剂比生物法除磷脱色效果好;最后,污泥脱水是当今废(污)水处理的主要问题,迄今最可行的办法是投加适当的阳离子高分子絮凝剂,改善污泥性状,以便下一步机械脱水处理。
混凝技术是目前国内外广泛使用的既经济又简单的水处理技术,在给水的净化处理和污水处理中都有着普遍的应用。混凝作用的基本原理是通过向混浊水中投加各种无机或有机混凝剂,使分散的胶体颗粒与溶解态的混凝剂之间产生固相与液相之间的化学吸附、电中和脱稳以及粘结架桥的作用,经过脱稳颗粒间的碰撞结合,形成较大的絮凝体颗粒而迅速沉降,从而达到加速混浊水澄清的目的[4]。
2 混凝剂的种类及应用
2.1 无机絮凝剂
无机絮凝剂主要是依靠中和粒子上的电荷而凝聚,故常常被称为凝聚剂。其按金属盐种类可分为铝盐系和铁盐系,铝盐以硫酸铝、氯化铝为主,铁盐以氯化铁、硫酸铁为主;按阴离子成分又可分为盐酸系和硫酸系。无机絮凝剂的研究与发展时间比较长,应用历史比较悠久,属于传统絮凝剂。目前无机高分子絮凝剂已形成阴离子型、阳离子型、无机复合型三种类型[2],并以其来源广、较经济、用法简单广泛应用于饮用水、工业水的净化处理以及地下水、废水淤泥的脱水处理等[4],在我国实际用量占絮凝剂总量的80%以上[3]。但铝系絮凝剂会产生二次污染,毒害水生生物、植物和微生物,通过事物链和饮用水,最终危害人类健康;铁系絮凝剂对金属有腐蚀性,使水有颜色,且高浓度的铁对人体健康和生态环境也有不利影响,聚合无机盐絮凝剂虽处理效果良好,但用量大,对环境有二次污染,这使无机絮凝剂的应用受到很大的限制[6]。
2.2 有机絮凝剂
有机絮凝剂主要依靠架桥作用使粒子沉降,故常常被称为助凝剂[5]。根据化学成分,有机絮凝剂大体可分为合成类有机高分子絮凝剂和天然类有机高分子絮凝剂两大类。而天然类有机高分子絮凝剂又经历了由简单的天然有机高分子絮凝剂到天然改性有机高分子絮凝剂的飞跃过程。
2.2.1 合成有机高分子絮凝剂
合成类有机高分子絮凝剂是利用高分子有机物分子量大、分子链官能团多的结构特点经化学合成的一类有机絮凝剂,具有产品性能稳定、容易根据需要控制合成产物分子量等特点[1]。其中,应用较多的主要是聚丙烯酰胺(PAM)及其衍生物,约占世界同类高分子絮凝剂总产量的80%以上[8],它们具有用量少、高絮凝性和低生产成本等特点。近年来,科学工作者又研制出丙烯酰胺与功能性阳离子单体共聚物絮凝剂等新型改性合成有机高分子絮凝剂。但以聚丙烯酰胺为代表的合成高分子有机絮凝剂的残留物不易被生物降解,且其单体丙烯酰胺有强烈的神经毒性和“三致”效应(致畸、致突变、致癌),易造成二次污染[6],因此合成有机高分子絮凝剂的应用也受到了一定的限制。
2.2.2 天然有机高分子絮凝剂
天然有机高分子絮凝剂是以天然高分子资源如淀粉、纤维素等为原料经化学改性后制得的一类有机高分子絮凝剂[2],是绿色药剂。本文主要介绍淀粉衍生物和甲壳素衍生物两大类。
1)淀粉及其衍生物。淀粉是自然界中含量最为丰富的有机资源,也是开发最早的一类天然有机高分子絮凝剂。在众多天然改性高分子絮凝剂中,淀粉改性絮凝剂的研究开发尤为引人注目。目前,改性淀粉絮凝剂主要有接枝类改性淀粉絮凝剂、离子化改性淀粉絮凝剂和磺原酸酯类改性淀粉絮凝剂三大类[4]。它们与聚丙烯酰胺相比具有稳定性强、适应范围广、絮凝能力强等特点,广泛用于食品、石油、造纸、电镀、印染、皮革等工业废水处理,污泥脱水,饮用水净化,重金属离子去除和矿物冶炼等领域[12]。
2)甲壳素及其衍生物。甲壳素又名甲壳质、几丁质,其天然储量十分丰富,是仅次于纤维素的第二大天然高分子化合物。甲壳素可经脱乙酰化制得壳聚糖。壳聚糖是迄今为止发现的唯一天然碱性多糖,因而具有非常特殊的性能和用途。这类物质分子中含有酰胺基及氨基、羟基,因此具有絮凝吸附等功能。作为线性聚胺,壳聚糖在酸性介质中溶解后,随着氨基的质子化表现出阳离子聚电解质的性质,不仅对重金属具有螯合的吸附作用,还可有效吸附水中带负电荷微细颗粒,因此在电镀废水、印染废水、重金属废水和给水净化等方面应用广泛。更重要的是,壳聚糖可降解性好,使用过程中不会造成二次污染,因此被广泛用于食品加工水的处理,可使各种食品加工废水固形物减少70%~98%。
2.3 微生物絮凝剂(Microbial Flocculants,MBFs)
微生物絮凝剂是利用生物技术,通过微生物的发酵、抽提、精制等工艺从微生物或其分泌物中得到的一类具有絮凝活性的新型高分子有机物[7]。微生物絮凝剂一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成。产生絮凝剂的微生物来源广泛,主要有线菌、真菌以及藻类等。微生物絮凝剂分子中含有多种官能团,能使水中胶体悬浮物相互凝聚、沉淀。它对多种细微颗粒以及可溶性色素都具有优良的絮凝能力,并具有较高的热稳定性。与其他无机和有机高分子絮凝剂相比,微生物絮凝剂具有生产周期短、高效、无毒、不产生二次污染、脱色效果独特、廉价、可以采取生物工程的手段实现产业化等特点,在安全环保方面更具优越性[13],可广泛应用于医药、食品、化学和环保等领域。
3 絮凝剂研究方向与发展趋势
随着科学技术的发展,絮凝剂正从品种单一向多样化转变,尤其在可持续发展战略的要求下,高效、廉价、低毒、无公害、多功能、复合化的绿色絮凝剂必将成为今后科研工作者研究工作的重要方向。另外,无机与有机复合型高分子絮凝剂等多功能复合型絮凝剂的开发也因综合了无机与有机的优点将成为未来的一个重要发展方向[24];由于微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂的固有缺陷,具有应用范围广、絮凝活性高、安全无毒、不污染环境等特点,可最终实现无污染排放,其研究与开发已成为水处理剂研究领域的重要课题和发展方向,必将取代部分传统的无机高分子絮凝剂和合成有机高分子絮凝剂[7],为水处理技术的应用发展提供广阔的空间。
摘要：论述了各种混凝剂的研究现状、种类、应用以及高聚物絮凝剂的研究和开发状况,重点对聚丙烯酰胺、改性淀粉及壳聚糖类絮凝剂的研发情况及在水处理中的应用前景进行了研究和评述,并针对当前应用情况对混凝剂的发展趋势进行了分析。