تحليل شامل لتطبيق أنابيب الصلب المطلية بالبلاستيك في معالجة مياه الصرف الصحي

أولاً، المزايا الأساسية للأداء لـأنابيب فولاذية مغلفة بالبلاستيك
(أ) نظام مقاومة فائقة للتآكل: تستخدم الأنابيب الفولاذية المطلية بالبلاستيك طلاءً مركباً من الإيبوكسي/البولي إيثيلين بالذوبان الساخن لتشكيل بنية واقية ثلاثية الطبقات (طبقة أساسية + طبقة لاصقة + طبقة سطحية)، وتتوافق مقاومتها للتآكل الناتج عن الأحماض والقلويات والأملاح مع معيار ASTM G31. في بيئة مياه الصرف الصحي الكيميائية ذات درجة حموضة تتراوح بين 2 و12 وتركيز أيونات الكلوريد 5000 ملغم/لتر، يكون معدل التآكل السنوي ≤ 0.05 مم، وعمر الخدمة أكثر من ثلاثة أضعاف عمر الأنابيب الفولاذية العادية. تُظهر دراسة حالة في مجمع كيميائي أن دورة استبدال الأنابيب بعد الاستخدام تمتد من 12 شهرًا إلى 60 شهرًا، وتنخفض تكلفة الصيانة بنسبة 65%.
(II) خصائص ميكانيكية فائقة: يستخدم أنبوب الصلب الأساسي فولاذًا من الدرجة Q355B بقوة خضوع ≥ 355 ميجا باسكال وصلابة حلقية ≥ 12.5 كيلو نيوتن/م². وفقًا لاختبارات جهة خارجية، تتحمل أنابيب الصلب المطلية بالبلاستيك بقطر 800 مم ضغط تشغيل يصل إلى 2.5 ميجا باسكال وقوة ضغط محورية تصل إلى 480 ميجا باسكال، ما يفي بمتطلبات الأحمال الديناميكية لمركبات وزنها 10 أطنان على الطرق البلدية. وقد نجح مشروع نفق أنابيب تحت الأرض في شنتشن في مقاومة صدمة ميكانيكية بقوة 6.8 درجة دون أي أضرار هيكلية.
(ثالثًا) تحسين الخصائص الهيدروليكية: معامل خشونة الجدار الداخلي n = 0.008 (مقارنةً بـ n = 0.012 في الأنابيب الفولاذية العادية)، مما أدى إلى زيادة سعة نقل المياه بنسبة 18% لنفس قطر الأنبوب. ووفقًا للحسابات، تصل سرعة تدفق المياه في الأنبوب ذي القطر الاسمي 600 إلى 1.8 متر/ثانية عند ميل 0.5%، وهو ما يوفر 23% من الطاقة مقارنةً بالأنابيب التقليدية. وتشير بيانات تطبيق محطة معالجة مياه الصرف الصحي في شنغهاي بايلونغقانغ إلى انخفاض معدل الترسبات إلى 0.3 ملم/سنة، ما يسمح بتشغيل المحطة دون تنظيف لمدة خمس سنوات.
(رابعاً) تقنية المكافحة البيولوجية: أُضيف إلى الطلاء عامل مضاد للبكتيريا مُركّب من الفضة النانوية وأكسيد الزنك، حيث بلغت نسبة فعالية المكافحة للبكتيريا أكثر من 99.9%، ونسبة تثبيط تكوّن الأغشية الحيوية 85%. في نظام معالجة مياه الصرف الصحي الصيدلانية، انخفض معدل بقاء البكتيريا الممرضة، مثل الإشريكية القولونية، بمقدار ثلاثة أضعاف، وظلت جودة المياه المُعالجة مستقرة وبلغت معيار GB 18918-2002 من الفئة أ.

ثانيًا، نظام التكيف الهندسي لأنابيب الصلب المطلية بالبلاستيك
(أ) مصفوفة معلمات المواصفات
المواصفات الموصى بها لشبكات الأنابيب الرئيسية البلدية هي DN800-DN1660 وتتطلب المعايير الفنية صلابة حلقية ≥12.5 كيلو نيوتن / متر مربع.
تتطلب المواصفات الموصى بها لأنابيب مياه الصرف الصناعي ذات الأقطار الاسمية من 300 إلى 600 ملم، بالإضافة إلى المعايير الفنية، مقاومة لدرجات الحرارة تتراوح بين -20 درجة مئوية و80 درجة مئوية.
تتطلب المواصفات الموصى بها لأنظمة المياه في المباني ذات الأقطار من 50 إلى 150 ملم، بالإضافة إلى المعايير الفنية، ضغط تشغيل يتراوح بين 1.0 و1.6 ميجا باسكال.
مرافق العلاج الطارئ: وحدات تركيب سريعة مخصصة ووقت اتصال لا يتجاوز 15 دقيقة لكل واجهة
(II) خطة التركيب الذكية
1. اختيار تقنية الاتصال
(1) وصلة شفة: مناسبة للأقطار الاسمية ≥ 400، ومستوى إحكام يصل إلى EN1092-1 PN16
(2) وصلة أخدودية: زيادة في كفاءة البناء بنسبة 40%، وأداء مقاوم للزلازل يفي بمعيار GB50981
(3) اللحام التناكبي بالذوبان الساخن: قوة اللحام ≥ 90% من قوة المادة الأصلية، اجتاز اختبار ISO13953
٢. إدارة الإنشاءات الرقمية: استخدام تقنية نمذجة معلومات المباني (BIM) للتجميع المسبق لخطوط الأنابيب، مع ضبط هامش الخطأ بدقة ±٢ مم/١٠ م. تهيئة نظام تتبع RFID لتحقيق معدل تتبع للمكونات بنسبة ٩٨٪. يُظهر تطبيق المشروع التجريبي انخفاضًا في مدة الإنشاء بنسبة ٣٠٪، وانخفاضًا في معدل فقدان المواد إلى أقل من ٣٪.

ثالثًا، نظام التشغيل والصيانة الكامل لدورة أنابيب الصلب المغلفة بالبلاستيك
(أ) شبكة مراقبة ذكية
(1) نظام الكشف الداخلي: نشر أجهزة استشعار لمراقبة سمك جدار الأنابيب بدقة 0.1 مم
(2) تحليل جودة المياه عبر الإنترنت: مجسات متعددة المعايير متكاملة لقياس درجة الحموضة، والطلب الكيميائي للأكسجين، والعكارة، مع تحديث البيانات مرة واحدة في الدقيقة.
(3) مراقبة السلامة الهيكلية: نشر مستشعرات إجهاد الألياف الضوئية بدقة تحديد المواقع ±0.5 متر
(٢) استراتيجية الصيانة الوقائية: إنشاء نموذج للتنبؤ بالعمر الافتراضي قائم على البيانات الضخمة بدقة تزيد عن ٨٥٪. صياغة معايير صيانة من ثلاثة مستويات:
المستوى أ: سلامة الطلاء ≥ 95%، فحص روتيني سنوي
المستوى ب: تلف الطلاء بنسبة 5-15%، فحص ربع سنوي + إصلاح محلي
المستوى ج: تلف الطلاء > 15%، تم تفعيل خطة الاستبدال الطارئ

رابعًا، اتجاه التطور التقني لأنابيب الصلب المطلية بالبلاستيك
(أ) الابتكار المادي
(1) الطلاء المعدل بالجرافين: زيادة في الموصلية الحرارية بنسبة 50%، وتحسين أداء الالتصاق المضاد للميكروبات
(2) طلاء ذاتي الإصلاح: تقنية الكبسولات الدقيقة تُحقق الإصلاح التلقائي للشقوق التي يقل عرضها عن 3 مم
(3) الطلاء المحفز ضوئيًا: تعمل المواد النانوية من ثاني أكسيد التيتانيوم على تحليل الملوثات العضوية بكفاءة تصل إلى 90%
(II) الترقية الذكية
(1) نظام التوأم الرقمي: إنشاء نموذج رقمي لدورة حياة خط الأنابيب بأكملها
(2) فحص الروبوت: مزود بكاميرا عالية الدقة ووحدة قياس سمك الليزر
(3) إمكانية تتبع سلسلة الكتل: إنشاء بيانات موثوقة لسلسلة كاملة من المواد الخام إلى البناء
(ثالثا) التصنيع الأخضر
(1) عملية طلاء البلاستيك بدرجة حرارة منخفضة: انخفاض استهلاك الطاقة بنسبة 40%، وانبعاثات المركبات العضوية المتطايرة أقل من 50 ملغم/م³
(2) إعادة التدوير وإعادة الاستخدام: تصل نسبة إعادة تصنيع الأنابيب القديمة إلى 70%، بما يتماشى مع معيار GB/T 32877
(3) إدارة البصمة الكربونية: يتم خفض انبعاثات الكربون في جميع مراحل العملية بنسبة 35%، ويتم الحصول على شهادة ISO14064

تشير توقعات القطاع إلى أن حجم سوق أنابيب الصلب المطلية بالبلاستيك لمعالجة مياه الصرف الصحي في بلدي سيتجاوز 15 مليار يوان بحلول عام 2025، وأن نسبة استخدامها في القطاع البلدي ستصل إلى 60%. ومع تقدم استراتيجية "الكربون المزدوج"، ستصبح أنابيب الصلب المطلية بالبلاستيك الصديقة للبيئة والذكية المادة الأساسية لتطوير البنية التحتية لمعالجة المياه، مما سيرفع نسبة معالجة مياه الصرف الصحي في المدن من 97% إلى 100%.