مقدمه

به طور کلی بخش قابل توجهی از هزینه های اجرای تاسیسات جمع آوری و تصفیه فاضلاب شهری مربوط به هزینه های خرید و کارگذاری لوله های مورد استفاده در طرح می باشد. لذا با توجه به تنوع گسترده تولید لوله با جنس های مختلف و توسعه صنایع داخلی در این بخش، مساله تصمیم گیری در انتخاب نوع و جنس لوله متناسب با نیازهای فنی طرح از اهمیت خاصی برخوردار است. در این راستا کنترل فنی و کیفی لوله های پلی اتیلن دو جداره فاضلابی در مراحل طراحی، خرید، تولید، کارگذاری و بهره برداری نیز قابل تامل و مهم می باشد.

عوامل مهم و موثر در انتخاب نوع و جنس لوله (مرحله طراحی)

طراح شبکه های جمع آوری فاضلاب باید پارامترهای زیر را در هنگام انتخاب نوع و جنس لوله جهت طراحی و تحلیل هیدرولیکی شبکه های جمع آوری فاضلاب مد نظر قرار دهد:

1- کیفیت فاضلاب خام.

۲- نوع و جنس زمین در محل نصب لوله.

٣- عمق کارگذاری و نصب لوله.

۴- بارهای ترافیکی وارده بر لوله.

۵- درجه حرارت محیط.

۶- حداقل بودن میزان نشت لوله (به داخل و یا خارج ).

۷- سهولت کاربرد لوله در مرحله کارگذاری و بهره برداری (با توجه به نوع و نحوه اتصال).

۸- سهولت جابه جایی لوله در مراحل بارگیری، حمل و نقل و انبارداری.

۹ – طول عمر مفید لوله و اتصالات.

۱۰- قابلیت تولید در داخل کشور(لوله و اتصالات ).

۱۱- وجود و یا عدم وجود استانداردهای بین المللی و یا ملی برای مراحل ساخت و کنترل کیفی لوله و اتصالات.

۱۲- قیمت خرید و هزینه حمل و نقل و کارگذاری (لوله و اتصالات).

۱۳- مقاومت لوله در برابر بارهای خارجی و داخلی وارد بر آن.

۱۴- مقاومت لوله در برابر پدیده خوردگی در جدار داخلی و خارجی (ناشی از خوردگی شیمیایی، بیولوژیکی).

۱۵- حداقل و حداکثر فشارهای داخلی و خارجی قابل تحمل توسط لوله.

۱۶- زبری جدار داخلی لوله و چگونگی تغییرات آن در طول دوره عمر مفید.

۱۷- قابلیت دوام و انعطاف پذیری لوله.

۱۸ – نوع و نحوه اتصال لوله و قابلیت های تنوع تولید در این خصوص ( توسط سازندگان).

۱۹ – طول لوله و قابلیت های تنوع تولید در این خصوص (توسط سازندگان).

۲۰- نیازمندی های لوله به منظور بستر سازی زیر و اطراف آن به هنگام کارگذاری.

۲۱- وزن و سبکی لوله.

۲۲- قابلیت های موجود به لحاظ امکان کنترل فنی و کیفی لوله (وجود استانداردها، آزمایشگاه های مرجع و امکان نظارت).

با توجه به پارامترهای فوق، استفاده از انواع لوله های پلاستیکی در مقایسه با سایر لوله برای اجرای طرح های جمع آوری و انتقال فاضلاب در کشور (شهری، روستایی و صنعتی) رو به گسترش است. ویژگی های این لوله ها عبارت اند از :

طول عمر زیاد و مقاومت مناسب در برابر پدیده خوردگی

وجود گازهای خورنده از جمله گاز H2S در فاضلاب خام جاری در فاضلاب روها، همراه با بخار آب سبب تولید اسید سولفوریک شده که می تواند اثرات مخربی را به همراه داشته باشد، ماهیت لوله های پلاستیکی از جمله پلی اتیلنی به دلیل نوع مواد اولیه به گونه ای است که از این امر تاثیر نمی پذیرند و از این حيث نسبت به سایر انتخاب های موجود برتر می باشند.

قابلیت تولید و تامین نسبی مواد اولیه مورد نیاز در داخل کشور

وجود تولید کنندگان مختلف لوله و اتصالات مورد نیاز با توانمندی فنی قابل قبول در داخل کشور

هزینه های نسبتا کمتر خرید، حمل و نصب در مقایسه با سایر لوله های قابل استفاده

شناسایی انواع لوله های مورد استفاده در شبکه های جمع آوری فاضلاب شهری و روستایی در ایران (تاکنون و در آینده)

به طور کلی متناسب با رشد و پیشرفت تکنولوژی در داخل کشور، در طی دو دهه اخیر انواع لوله با جنس های مختلف در طرح های جمع آوری فاضلاب شهری در ایران مورد استفاده قرار گرفته است، که به ترتیب تقدم زمان کاربرد می توان به موارد زیر اشاره کرد:

۱- لوله های آزبست سيمان (گروه فاضلابی)

۲- لوله های بتنی (ساده و مسلح همراه با پوشش و بدون پوشش)

٣- لوله های پلی اتیلن

  • دو جداره فاضلابی عمدتا در طرح های فاضلاب شهری.
  • تک جداره در اقطار ۱۱۰ تا ۳۱۵ میلی متر و فشار کار ۴ و ۶ اتمسفر عمدتا در طرح های فاضلاب روستایی

۴- لوله های U . P . V . C (در اقطار و فشار کارهای مختلف در طرح های فاضلاب شهری و روستایی)

۵- لوله های پلی کریت

۶- لوله های سفالی

توزيع جمعیت در شهرهای ایران در جدول زیر ارایه شده است.

جمعیت شهر (هزار نفر)تعدادجمعیت
کمتر از ۱۰۰۹۳۲۱۴۴۲۴
از ۱۰۰ تا ۵۰۰۶۵۱۰۲۸۶
بیشتر از ۵۰۰۱۷۲۳۵۵۰
جمعیت کل۱۰۱۴۴۸۲۶۰

به استناد اطلاعات موجود از طرح های مطالعاتی و یا اجرایی در سطح کشور مقدار انواع لوله های ذکرشده به تفکیک قطر و جنس که تا کنون در طرح های جمع آوری فاضلاب شهری و روستایی مورد استفاده قرار گرفته در شکل های زیرمشخص شده است.

متراژ انواع لوله های استفاده شده در طرح های جمع اوری فاضلاب شهری و روستایی
متراژ لوله های پلی اتیلن دوجداره مورد استفاده در طرح های جمع آوری فاضلاب شهری به تفکیک قطر

جدول زیر میزان توزیع کمی قطر خطوط فاضلاب رو به تفکیک قطر(برحسب درصد) را در شهرهای مختلف ایران (به تفکیک جمعیت) ارایه می نماید .

قطر (میلی متر)کمتر از ۱۰۰از ۱۰۰ تا ۵۰۰بیشتر از ۵۰۰بدون تاثیر جمعیت
20079/1256/6759/6460/73
25010/0234/5228/9529/39
3003/392/042/802/46
3500/680/620/240/52
4002/141/733/222/24
4500/110/190/240/19
5001/721/051/541/29
6001/841/501/141/44
7000/440/310/460/37
8000/480/570/750/61
9000/060/120/190/13
10000/500/560/45
12000/170/270/17

جدول زیر مقدار تقریبی نیاز کشور به لوله به تفکیک قطر به منظور ایجاد، توسعه و بازسازی شبکه های جمع آوری فاضلاب (شهری و روستایی) در افق سال ۱۴۰۰ ارایه شده است.

قطر (میلی متر)ایجاد شبکه فاضلابتوسعه شبکه فاضلاببازسازی شبکه فاضلابجمع کل (کیلومتر)
20058440511537288116881
2502828224755352756564
300236720722954734
3505004378624940
400215518872694311
45018416123368
500124410891552488
600138512131732771
70036031545720
800586513731172
90012611016252
100043137754862
120016714621334

نتایج حاصل نشان می دهد که در حال حاضر بیشترین نوع لوله مورد استفاده در طرح های جمع آوری فاضلاب، لوله های پلاستیکی خصوصا لوله های از جنس پلی اتیلن می باشد. شایان ذکر است که در طرح های فاضلاب شهری لوله های مذکور عمدتا از نوع دوجداره فاضلابی می باشد. لکن در طرح های فاضلاب روستایی در صورت استفاده از روش های نامتعارف جمع آوری فاضلاب نظیر سیستم های

  • MCGS) Modify Conventional Grabity System)
  • SS)Setting Sewers)
  • SDGS)Small Diameters Grabity Sewers)

و لوله های مورد استفاده عمدتا از نوع پلی اتیلن تک جداره یا U. P . V . C با قطر کوچک است.

انواع لوله های پلی اتیلن مورد استفاده در شبکه های جمع آوری فاضلاب

به طور کلی لوله های پلی اتیلن در دو گروه زیر تولید می گردند:

  • لوله های با فشار کار بالا
  • لوله های با فشار کار پایین

لوله های مورد استفاده در صنعت فاضلاب عمدتا لوله های کار در فشار پایین (جریان هیدرولیک، آزاد و اتمسفریک) می باشند که به نوبه خود به دو صورت تک لایه، دو لایه (کاروگیت، اسپیرال و کرتیوب) تولید می شوند. لوله های تک جداره قبل از ورود فناوری لوله های دوجداره و تولید وسیع آنها در سطح بین المللی و کشور پرکاربردترین نوع لوله های پلی اتیلنی محسوب می گردیدند.

لکن در حال حاضر با گسترش سریع صنعت تولید لوله های دو جداره پلی اتیلنی در داخل کشور، استفاده از آن ها به دلیل مقاومت زیاد، سبکی وزن، طول عمر بسیار زیاد و افزایش سرعت اجرا ناشی از وجود تنوع اتصالات قابل استفاده (کوپلر سر خود یا مجزا همراه با اورینگ) در مقایسه با لوله های پلی اتیلنی تک جداره، اولویت استفاده بیشتری در طرح های جمع آوری فاضلاب شهری پیدا کرده است.

کنترل فنی و کیفی لوله های دو جداره فاضلابی

عمده مباحث در خصوص کاربرد و استفاده از لوله های پلاستیکی در طرح های فاضلاب شهری، مربوط به نحوه کنترل و پایش فنی و کیفی لوله های پلی اتیلنی دو جداره فاضلابی میباشد. به طور کلی مراحل کنترل فنی و کیفی لوله های دوجداره فاضلابی را می توان به شرح زیر طبقه بندی کرد:

  • کنترل فنی در مرحله طراحی و عملیات کارگذاری و نصب لوله
  • کنترل کیفی در مرحله قبل، حین و بعد از تولید لوله (ماده اولیه و محصول)
  • کنترل در دوران بهره برداری

کنترل فنی در مرحله طراحی و عملیات کارگذاری و نصب لوله

کنترل های لازم در مرحله طراحی و عملیات کارگذاری و نصب لوله ها شامل موارد زیر است:

کنترل فنی در مرحله طراحی

  • اخذ مشخصات فنی لوله و اتصالات از سازندگان مختلف و مطابقت آنها با خصوصیات طرح به منظور دستیابی به حداکثر انطباق فنی در مرحله طراحی (مشخصات فنی همانند مقاومت حلقوی، قطر داخلی، قطر خارجی، طول لوله، نوع اتصال، مدول الاستیسیته، تنش تسلیم، تست ضربه و مقاومت در برابر رشد ترک).
  • کنترل در خصوص رعایت کلیه ضوابط، معیارهای فنی و استانداردهای موجود ملی، منطقه ای و یا بین المللی مرتبط با مرحله انتخاب مشخصات فنی لوله.

کنترل فنی در مرحله عملیات کارگذاری و نصب لوله

  • کنترل در خصوص رعایت کلیه مشخصات فنی و جزییات اجرایی. شامل جزییات بستر سازی در زیر و اطراف لوله، نحوه اتصال و آب بندی. یکی از موارد مهمی که در مورد استفاده از لوله های پلی اتیلن باید مورد دقت قرار گیرد، نحوه بستر سازی این نوع لوله هاست. با توجه به ماهیت لوله های پلاستیکی، در کلیه استانداردهای ملی و بین المللی توصیه اکید شده است که بستر مورد استفاده برای آنها صلب نباشد. دلیل این امر خاصیت انعطاف پذیری لوله های پلی اتیلنی است که در صورت استفاده از بسترهای صلب و سخت، پس از مدتی احتمال ایجاد ترک های عرضی در این گونه لوله ها وجود دارد. لذا الزاما بسترسازی مناسب برای این نوع لوله ها استفاده از خاک متراکم است. بدیهی است قبل از نصب لوله ها عملیات کنترل شیب طراحی الزاما باید در طول مسیر اجرای کار صورت پذیرد.
  • کنترل در خصوص نحوه حمل و نقل و نگهداری لوله و اتصالات.
  • کنترل آب بندی اتصالات.

کنترل کیفی لوله و اتصالات در مراحل قبل، حین و بعد از تولید

به منظور انجام کنترل کیفی لوله در مراحل قبل، حین و بعد از تولید می توان به موارد زیر اشاره کرد:

کنترل کیفی قبل از تولید

  • اخذ و کنترل مشخصات فنی محصول ارایه شده از سوی تولید کنندگان لوله و اتصالات (محصول قبلی) .
  • کنترل کیفی مواد اولیه به لحاظ قرارگیری در محدوده رواداری های استانداردهای مرتبط (به طور معمول پارامترهایی از قبیل نوع پایه گرانول 100, 80, 63 PE، نوع مستربچ، دوده و پخش آن، MFI ، چگالی و ثبات حرارتی کنترل می گردند). مهم ترین عامل در این خصوص پایه لوله بودن ماده اولیه می باشد.
  • کنترل فناوری و تجهیزات تولید در محل کارخانه (مناسب بودن تجهیزات فنی و تولید).

کنترل در حین تولید

  • انجام آزمایش های کیفی مورد نیاز به صورت دوره ای (به منظور کنترل تکرار پذیری محصول و سایر مشخصات فیزیکی و مکانیکی).
  • انجام اندازه گیری های ابعادی (لوله و اتصالات).
  • کنترل فرایند تولید.

کنترل بعد از تولید

  • انجام آزمایش های کیفی مورد نیاز (به منظور تعیین مشخصات فیزیکی و مکانیکی لوله و اتصالات).
  • انجام اندازه گیری های ابعادی
  • کنترل نحوه انبار داری و نگهداری در محل کارخانه.
  • کنترل نحوه بارگیری و حمل از کارخانه.
  • کنترل انجام نشانه گذاری های لازم منطبق با استانداردهای مرتبط.
  • کنترل نحوه تخلیه و نگهداری در محل انبار کارفرما.
  • کنترل مسطح بودن محل نگهداری لوله و اتصالات.
  • کنترل نحوه چیدمان لوله ها در محل انبار مطابق با استانداردهای موجود.
  • کنترل مدت زمان نگهداری لوله ها و اتصالات در محل انبار.
  • کنترل زمان ماندگاری لوله و اتصالات در محل تولید و انبار کارفرما۔

کنترل در دوران بهره برداری

به منظور کنترل در دوران بهره برداری، انجام عملیات ویدیومتری به صورت دوره ای به منظور اطمینان از عملکرد صحیح لوله و اتصالات و جلوگیری از ایجاد حوادث غیر مترقبه در خطوط انتقال فاضلاب توصیه می شود.

استانداردها و معیارهای مرتبط با کنترل فنی و کیفی لوله های پلی اتیلن دو جداره فاضلابی

از جمله استانداردها و معیارهای قابل قبول در این زمینه می توان به موارد زیر اشاره کرد:

استاندارد شماره ۷۱۷۴، ۷۱۷۵، (۱، ۲ و ۳) ۹۱۱۶، استاندارد ملی ایران

DIN 16961, PrEN 13476, ASTM F894, ASTM D 2321, ATV, A127, Direction DVS 2207,2000, Direction DVS 2209-1,1997.

آزمایش های مرتبط با کنترل کیفی لوله های پلی اتیلن دوجداره فاضلابی

به طور کلی به منظور امکان کنترل فنی و کیفی لوله های پلی اتیلن دوجداره، آزمایش های زیر در دو بخش کنترل کیفی مواد اوليه و محصول انجام می گیرند که عبارت اند از:

کنترل کیفی ماده اولیه

  • شاخص جریان مذاب ( MFI).
  • تعیین دوده و در صد پخش آن.
  • آزمون ثبات حرارتی( OIT).
  • تعیین دانسیته .
  • مقاومت در مقابل رشد ترک ناشی از ترکیب تنش و محیط مهاجم (ESCR).
  • آزمون هیدرواستاتیک ( آزمون بر روی لوله تک جداره تولیدی از ماده اولیه مورد نظر).
  • آزمون ترکیدگی.

کنترل کیفی محصول (لوله و اتصالات)

  • آزمون مقاومت حلقوی.
  • آزمون انعطاف پذیری.
  • آزمون ضربه.
  • کنترل ابعادی جدار داخلی و خارجی و شکل ظاهری.
  • آزمون ضربه آب بر اساس استانداردهای موجود (جدار داخلی)
  • آزمون تعیین میزان مقابله با اشعه UV( جدار داخلی ).
  • آزمون آب بند بودن اتصالات بر اساس استانداردهای موجودر (لوله و اتصال به صورت یکپارچه).
  • آزمون کشش (اختصاصا برای لوله های اسپیرال در اقطار مختلف).

مشکلات ناشی از عدم کنترل فنی و کیفی لوله و اتصالات

به طور کلی عوامل زیر در کاهش کیفیت محصول تولیدی موثر می باشد:

  • عدم استفاده از ماده اولیه پایه لوله و یا پایین بودن کیفیت.
  • پایین بودن فناوری تولید (عدم استفاده از تجهیزات فنی مناسب).
  • عوامل مرتبط با فرایند تولید.

عوامل فوق الذکر موجب ایجاد مشکلاتی در کیفیت لوله و اتصالات تولیدی می گردند. از عمده مشکلات ناشی از عدم کنترل کیفی لوله ها و اتصالات بر اساس تجربیات موجود در طرح های مختلف می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • شکننده شدن جدار داخلی و ایجاد شکستگی در آن به دلیل عدم استفاده و با کمبود مواد مقاوم به اشعه UV ناکافی بودن ضخامت جدار و یا کم بودن مقاومت حلقوی.
  • تغییر شکل غیر طبیعی (اعوجاج)، دو پهن شدن لوله و اتصالات و یا شکستگی به دلیل کافی نبودن حداقل مقاومت حلقوی مورد نیاز (عدم کنترل فنی) و یا بستر سازی و زیرسازی نامناسب در زمان کارگذاری و نصب لوله (عدم کنترل کیفی مراحل اجرایی).
  • پایین آمدن عمر مفید لوله و اتصالات به دلیل عدم استفاده از مواد اولیه مناسب.
  • ایجاد پارگی و سوراخ شدگی به دلیل عدم رعایت اصول فنی در مراحل بارگیری، حمل و نقل، تخلیه و نگهداری لوله و اتصالات.
  • افزایش هزینه های سرمایه گذاری به دلیل کاهش عمر مفید لوله و اتصالات و به تبع آن کاهش .
  • کاهش دوره مفید بهره برداری از طرح های جمع آوری فاضلاب.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *