Lựa chọn và phân tích kỹ thuật phụ kiện đường ống PE trong dự án xử lý nước thải thị trấn Xu Xiake, Jiangyin

Là quê hương của “chuyên gia du lịch thế giới” Xu Xiake, thị trấn Xu Xiake, thành phố Jiangyin, đã đạt được những thành tựu đáng ghi nhận trong quản lý môi trường nước trong những năm gần đây. Năm 2023, "Dự án phục hồi sinh thái và tăng cường đa dạng sinh học của vùng đất ngập nước sông ở khu vực Baiqugang Xu Xiake" do thị trấn thực hiện đã được chọn thành công làm dự án hỗ trợ quỹ phòng chống và kiểm soát ô nhiễm nước trung tâm. Dự án này nhằm mục đích cải thiện chất lượng nước và môi trường sinh thái của 32 con sông trong thị trấn thông qua các biện pháp toàn diện. Dự án xử lý nước thải của thị trấn Xu Xiake áp dụng hệ thống lắp đường ống dựa trên ống PE (polyethylene). Sự lựa chọn này xem xét đầy đủ môi trường địa lý địa phương, đặc điểm kỹ thuật và yêu cầu phát triển bền vững. Trong một dự án quản lý môi trường nước lớn như vậy, việc lựa chọn phụ kiện đường ống xử lý nước thải có liên quan trực tiếp đến chất lượng của dự án và hiệu quả vận hành lâu dài. Vì vậy, cần phải xem xét toàn diện hiệu suất vật liệu, khả năng thích ứng với môi trường, sự thuận tiện trong xây dựng và tính kinh tế.

1. Đặc tính kỹ thuật và ưu điểm của Ống PE

Trong dự án xử lý nước thải của thị trấn Xu Xiake, ống polyetylen (PE) chủ yếu được sử dụng làm vật liệu phụ kiện đường ống lõi. Sự lựa chọn này dựa trên hiệu suất tuyệt vời của ống PE về nhiều mặt. Là vật liệu polymer phân tử cao, ống PE có những ưu điểm toàn diện mà các loại ống truyền thống khác không thể sánh được, đặc biệt thích hợp cho xử lý nước thải và kỹ thuật môi trường.

Về tính chất vật lý và hóa học, ống PE hoạt động tốt. Vật liệu này có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và có thể chống lại sự ăn mòn của các chất axit và kiềm thông thường, dung môi hữu cơ và chất điện phân trong xử lý nước thải, tránh các vấn đề ăn mòn điện hóa thông thường của ống kim loại. Đồng thời, thành trong của ống PE nhẵn, hệ số nhám thấp (n≈0,009) và khả năng cản dòng nước nhỏ, có thể làm giảm sự lắng đọng bụi bẩn và tổn thất năng lượng một cách hiệu quả. Thị trấn Xu Xiake nằm ở vị trí đắc địa của đồng bằng sông Dương Tử, có mực nước ngầm cao và khả năng ăn mòn đất mạnh. Những đặc điểm này của ống PE vừa đáp ứng được nhu cầu của dự án.

Từ góc độ tính chất cơ học, ống PE có độ bền và khả năng chống va đập cao, độ giãn dài khi đứt thường lớn hơn 350%, có thể thích ứng với độ lún nền không đồng đều và các ngoại lực như động đất. Đặc điểm này đặc biệt quan trọng ở những khu vực có nền đất yếu như thị trấn Xu Xiake. Ngoài ra, ống PE có trọng lượng nhẹ (mật độ chỉ 0,94-0,96g/cm³), bằng 1/10 trọng lượng của ống bê tông có cùng thông số kỹ thuật, giúp giảm đáng kể khó khăn trong vận chuyển và lắp đặt. Thực tiễn kỹ thuật cho thấy việc sử dụng ống PE có thể giảm việc sử dụng máy móc xây dựng khoảng 30% và rút ngắn thời gian xây dựng khoảng 25%.

Độ tin cậy của kết nối là một ưu điểm lớn khác của ống PE. Việc sử dụng công nghệ kết nối nhiệt hạch điện có thể đạt được kết nối thiết yếu với độ bền khớp không thấp hơn độ bền của thân ống, giúp giảm đáng kể nguy cơ rò rỉ giao diện thường gặp trong các đường ống truyền thống. Trong dự án xử lý nước thải của thị trấn Xu Xiake, hệ thống mạng lưới đường ống cần vượt qua địa hình phức tạp và yêu cầu chất lượng kết nối cực kỳ cao. Tính năng này của ống PE chỉ đáp ứng được nhu cầu kỹ thuật.

Về tuổi thọ sử dụng, ống PE hoạt động tốt. Ống PE chất lượng cao có thể có tuổi thọ hơn 50 năm trong điều kiện sử dụng bình thường, cao hơn nhiều so với ống bê tông truyền thống (khoảng 20-30 năm) và ống kim loại (15-25 năm). Phân tích chi phí vòng đời cho thấy mặc dù mức đầu tư ban đầu của ống PE cao hơn một chút nhưng do chi phí bảo trì thấp và tuổi thọ dài nên tổng chi phí trong 50 năm thấp hơn 15-20% so với ống truyền thống.

Bảng: So sánh tính năng của ống PE với các loại ống thông dụng khác

2. Phân tích tính tương thích giữa yêu cầu kỹ thuật và lựa chọn phụ kiện đường ống

Là dự án cốt lõi nhằm cải thiện toàn diện môi trường nước trong khu vực, dự án xử lý nước thải ở Thị trấn Xuxiake có đặc điểm là quy mô lớn, hệ thống phức tạp và nhạy cảm với môi trường, đưa ra các yêu cầu đặc biệt đối với phụ kiện đường ống. Mức độ thích ứng cao giữa sơ đồ thiết kế kỹ thuật và việc lựa chọn phụ kiện đường ống là yếu tố then chốt để đảm bảo thực hiện thành công dự án.

Quy mô của dự án và độ phức tạp của hệ thống đòi hỏi các phụ kiện đường ống phải có hiệu suất kết nối đáng tin cậy và được tiêu chuẩn hóa cao. Dự án cải thiện môi trường nước tại Thị trấn Xuxiake bao gồm 32 con sông và nội dung thực hiện bao gồm nhiều hệ thống con như ngăn chặn chất ô nhiễm, lọc nước, phục hồi sinh thái lòng sông và phục hồi toàn diện hệ sinh thái dưới nước. Mạng lưới kỹ thuật lớn như vậy đòi hỏi nhiều phụ kiện đường ống khác nhau phải có tính nhất quán cao về thông số kỹ thuật, giao diện và hiệu suất. Ống PE có mức độ sản xuất tiêu chuẩn hóa cao, với đầy đủ các thông số kỹ thuật từ DN50 đến DN2000 và phương thức kết nối thống nhất, giúp đơn giản hóa đáng kể khó khăn khi tích hợp hệ thống. Để so sánh, nếu sử dụng ống bê tông hoặc ống gang, thì sự đa dạng về loại và kích thước giao diện của chúng sẽ làm tăng độ phức tạp của hệ thống và giảm độ tin cậy kỹ thuật.

Khả năng thích ứng với địa hình là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi lựa chọn phụ kiện đường ống. Thị trấn Xuxiake tiếp giáp với hồ Thái Hồ ở phía nam và sông Dương Tử ở phía bắc. Mực nước ngầm cao và khả năng chịu lực của nền móng thấp. Một số đường ống trong dự án cần phải đi qua nền đất yếu và các công trình hiện có, điều này đòi hỏi độ linh hoạt cực cao và khả năng thi công không đào rãnh của đường ống. Tính linh hoạt của ống PE cho phép chúng thích ứng với một mức độ lệch nhất định và chúng vẫn có thể duy trì tính toàn vẹn về cấu trúc và độ kín trong điều kiện lún không đồng đều. Ngoài ra, ống PE còn phù hợp cho việc xây dựng bằng công nghệ không đào rãnh như khoan định hướng ngang, điều này đặc biệt quan trọng khi đi qua các khu vực nhạy cảm như đường bộ, sông ngòi.

Đặc tính chất lượng nước và quy trình xử lý cũng ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn phụ kiện đường ống. Trong quá trình xử lý nước thải, đường ống có thể tiếp xúc với môi trường phức tạp có chứa chất ăn mòn, hạt rắn và vi sinh vật. Tính trơ hóa học của ống PE cho phép chúng chống lại các chất ăn mòn như thành phần axit, kiềm và axit hydrosulfuric trong nước thải. Thành trong nhẵn của nó làm giảm sự lắng đọng chất bẩn và sự phát triển của vi khuẩn, giúp duy trì hiệu quả xử lý và chất lượng nước thải. Ngược lại, ống kim loại dễ bị ăn mòn điện hóa, ống bê tông có thể xuống cấp do vi khuẩn khử sunfat. Dự án Thị trấn Xuxiake cũng bao gồm các đơn vị xử lý như giường nổi sinh thái, thiết bị sục khí và xử lý tại chỗ các cửa xả. Ống PE tương thích hơn với các thiết bị xử lý này và kết nối thuận tiện và đáng tin cậy hơn.

Các yêu cầu về dàn dựng và bảo trì dự án cũng là những cân nhắc quan trọng. Các dự án quản trị môi trường nước quy mô lớn thường được thực hiện theo từng giai đoạn, đòi hỏi hệ thống đường ống phải có khả năng mở rộng tốt và thuận tiện cho việc bảo trì. Công nghệ kết nối nhiệt hạch điện của ống PE cho phép bổ sung các nhánh hoặc thay thế các đoạn ống một cách thuận tiện trong hệ thống đã vận hành mà không cần phải tắt nguồn cấp nước. Là một phần của dự án EOD "Sông Dương Tử đến hồ Thái Hồ", dự án Thị trấn Xuxiake có thể phải đối mặt với việc mở rộng và nâng cấp hệ thống trong tương lai. Đặc điểm này của ống PE mang lại sự linh hoạt lâu dài cho dự án.

Bảng: Sự tương ứng giữa yêu cầu của dự án Thị trấn Xuxiake và đặc điểm của ống PE