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各国为喝一口健康水的自救,选择绿色不锈钢水管

时间:2019-11-22 15:39

如今“可持续发展”已成为全人类共同追求的实际目标和世界各国的共识。而要实现可持续发展,关键在于更有效地利用资源和能源、采用更加环保、更有利于人类健康和生活质量改善的技术和材料。

       水资源的综合利用效能是可持续发展的重要指标。最近出版的世界银行报告预计在下一个30年里,全球食品系统对水的需求将增加40-50%,市政与工业用水将增加50-70%,而能源领域用水需求将增加85%。到2025年,对水的需求量将超过供给量的 40%。同时,水的损失也是个大问题。在很多发展中国家,水损失率高达50%,发达国家,水损失率也可达20%以上。据估计,亚洲很多城市的水流失量达到全部处理水量的1/3到1/2,相当于每天6000万立方米,足够 2.3亿人使用。欧洲和美国水损失量可占世界水流失量的一半。目前16亿人口已经生活在缺水的国家,而这一数字在未来的20年间将翻一番。

 

目前中国的水资源利用也面临着三重困境。

首先,我国水资源严重缺乏,中国被列为世界上13个贫水国家之一,人均水量仅为世界平均水平的1/4。随着经济发展和城市化进程加快,全国660多个城市中有400多个城市长期缺水,100多个城市严重缺水。

其次,我国不仅严重缺水,还普遍存在着由于水管耐蚀性差或管材本身达不到健康标准而导致的供水管网系统的二次污染问题,危害人类健康 ( 国家有关部门进行的全国性水质状况调查表明,我国城市自来水厂的供水水质基本上符合生活饮用水卫生标准,但经输配水管网,贮水设备到用水点龙头,由于管道、水箱锈蚀导致的二次污染,使水质明显下降,已有多项指标超过规定标准)。

再有,我国的水管材料大多不是环保材料,不能再生,一旦从建筑物上拆卸下来,将给我国造成巨大的环境污染,留给我们子孙后代的将是成千上万吨不可降解的垃圾。

水是城市的生命线,水的问题已成为影响我国可持续发展的重要因素,面对严峻的形势,国家已提出在认真保护水资源的同时,要建立高效节水型社会,大大提高水的有效利用率并让人民群众喝上优质的饮用水。这就要求供水部门不仅要保证现在、而且要考虑到将来都能持续稳定地提供清洁优质的水。因此,无论是新建城市供水系统还是原有供水系统的改造(包括贮存、输送设施和建筑物内供水管道),或是近年发展起来的管道直饮水工程迫切需要采用新技术新材料使水资源得到更有效的保护和利用。而采用绿色管道,正是解决我国水资源面临的三重矛盾的明智之举,也是可持续发展的必然选择。

 

在这样的大背景下,镀锌管这种人们已经使用了几十年的管材因耐腐蚀性差已被国家明令废止使用。各种塑料管、复合管、铜管和不锈钢管纷纷进入市场,建筑给水管材的种类已近20余种,大都宣称自己是绿色管材,那么究竟什么样的管材才是真正的绿色管材呢?

首先,材料本身是环境友好型的,不含环境污染物(无铅、无聚氯乙烯、无环境荷尔蒙等),可无数次再生;

第二, 具有很高的耐腐蚀性和强度,可靠耐用,长寿命、低维护、寿命周期成本低(在建筑物使用寿命期内综合成本低);

第三, 材料本身安全卫生,可保持水质纯净,对人体健康没有任何影响;

第四, 大大降低水管的渗漏率,节约水资源;

第五, 具有优越的流通性能和较好的保温性能,节约能源,减少输水中的能耗和热能损失.

同时满足以上条件的材料才称得上是真正的绿色管材。

通过以下各部分详细的了解和比较,我们将不难发现,不锈钢管材本身所固有的优异特性及其所带来的安全性、可靠性、清洁性、耐用性、经济性和环保等各方面的突出优势无一不符合绿色管道的定义和特征,因此不锈钢水管是真正的绿色管材,必将为保护水资源,改善水质,保护人们的健康和提高生活质量,保护环境和促进社会经济的可持续发展发挥关键的作用。

2、 我们为什么要首选不锈钢水管?采用不锈钢水管有哪些好处?

不锈钢自20世纪发明以来,是当今唯一的产能和需求持续上升(年均增长率6%)的金属材料,20世纪50年代世界的不锈钢产量为100万吨,到2005年快速发展为2500多万吨左右,再到2016年已达到4490万吨。由于技术的更新与进步,成本已大大降低。成本的下降和产品性能的突出使得不锈钢管材在所有的管材发展中一枝独秀。不锈钢天生具有许多其它管材无法比拟的优势,而且已被国内外多年的实践经验证实是寿命周期成本最低,综合性能最佳、具有很大发展潜力的21世纪的绿色管材。

2.1 优异的耐腐蚀性

不锈钢表面薄而坚固的氧化膜使不锈钢在包括软水在内的所有水质中都具有优异的耐腐蚀性,而且还有很好的耐冲蚀性能。由此带来的好处包括:

2.2 优良的力学和物理性能

不锈钢水管强度非常高(是镀锌管的1.5倍,铜管的3倍,PPR管的8~10倍),而且有良好的延展性和韧性,低温不变脆; 对冲撞能有很强的吸收能力 (奥氏体不锈钢变形时吸收的能量比碳钢高2.5倍),抗震和抗冲击性能强; 优良的耐磨损和耐疲劳特性;较好的高温强度,优良的防火和防热辐射性能;不锈钢热传导率低(是铜管的1/25,是钢管的1/4),热胀冷缩缓慢。 所以不锈钢水管:

2.3 不锈钢优异的耐腐蚀性和机械性能使不锈钢水管具有以下优势:

2.4 不锈钢表面光滑,摩阻小,低流速时水阻仅为碳钢管的2/5。所以不锈钢水管:

2.5 不锈钢可100%再生。所以不锈钢水管:

2.6 不锈钢外表美观、清洁、时尚,给用户以充分的信心,不锈钢水管有助于提高城市建筑档次。

2.7 不锈钢材料安全无毒,对水质没有任何影响,对人体健康无害。

2.8 产品容易买到,有各种产品形式可供选择。

2.9 管道施工安装简便可靠,具备多种连接方法和多种管件,可供客户自由选择,连接可靠,绝无渗漏。管路附件既可用不锈钢的,也可用铜合金的。安装费用具竞争力。

2.10 使用范围广,可用于市政供水管网,管道直饮水,热水输送和中高档建筑给水,供热用热水管、蒸汽管以及严寒地区的户外管道、城市消防供水、泵房等各种场合。漂亮的外观既可明装,也可暗敷,还可埋地使用。

可见,不锈钢是现代先进可靠的功能与结构材料, 寿命周期成本低的长寿材料,健康卫生的绿色材料,可持续发展的环保材料。发达国家基于人体健康第一和寿命周期成本的考虑,不锈钢水管的应用已日趋普及。我国也急需提高产品档次,以改变塑料管、复合管远不能完全适应供水管系的需要和满足国家对饮用水品质要求的现状,最大限度地实现人民提高生活质量的目标。因此,必须大力推广使用不锈钢水管这一绿色管材。

 

3 、国外不锈钢水管的应用已趋普遍

不少发达国家为了有效利用水资源,降低渗漏造成的水损失,充分改善水质,自20世纪60年代中期开始在饮用水处理和配送系统中采用不锈钢。30多年来,不锈钢在许多国家的饮用水处理厂、供水系统和污水处理厂得到了日益广泛而成功的应用,获得了非常明显的社会效益和经济优势。正是由于大量成功的实践,过去的10多年来,美国、欧洲和日本等发达国家水工业已经越来越多地摒弃了镀锌钢管、塑料管和铜管等传统管材而转而使用不锈钢水管。如果说铜水管的运用是一种习惯,那么,不锈钢水管的运用正在成为全球发达国家的一种趋势。

日本

日本东京的自来水供水管道经历了镀锌管®塑料管和复合钢管®不锈钢管的发展过程。

1955年以前,普遍使用的是镀锌管材。1955~1980年间,大量使用的是塑料管和钢塑复合管。尽管镀锌管的水质问题和漏水问题得到部分解决,但是东京供水管网漏水现象仍十分严重,渗漏率在70年代曾达到令人难以接受的40%-45%而且“隐患水”的问题也逐步反映出来,塑料管和钢塑复合管不能达到环保的基本要求。

东京供水局对漏水问题进行了10多年大量的试验研究,据分析,60.2%的漏水是因为水管材料强度不足受外力的作用造成的,24.5%的漏水是因为管道接头设计不合理造成的,8.0%的漏水是由于塑料类膨胀过高而导致管道线路设计不合理造成的。为此,日本水道协会建议是改进水管材料和连接方式,从1980年5月开始,从输水辅助干线到水表之间,凡50毫米以下直径的供水管道全部采用不锈钢管、管接头、弯管和水龙头,结果从根本上解决了漏水问题。1982年日本又开发了不锈钢波纹管,管道用手就可以很容易地弯成任意角度,大大减少了接头数量甚至可以完全省去接头,节约了安装时间和成本。

1980年日本制定了工业标准《JISG3448 — 一般配管用不锈钢管》,1982年制定了日本水道协会制定《JWWA G115 — 自来水用不锈钢管道》和《JWWA G116 —自来水用不锈钢钢管接头》标准,后来又制定了不锈钢波纹水管标准

1999年东京供水局将316不锈钢波纹管作为标准用材。表明不锈钢用作自来水输水管道和建筑内给水管道步入了标准化轨道。据东京自来水部门的统计,随着不锈钢化率从1982年的11%上升到90%以上,供水可靠性显著提高,渗漏率从1980年的15.4%降至2013年的2.2%,降低了86%。 由此,从1994年开始,东京每年减少渗漏1.42亿立方米,相当 于每天注满155个标准奥运泳池,每年节约超过2亿美元。年渗漏维修量由1983年的60000件降至2013年的10000件。

80年代特别是1996年O-157病原性大肠菌集体中毒事件后,人们对水质加倍关注,能够获得良好水质的不锈钢管道和储水设备受到普遍欢迎和广泛地使用。此外,日本是地震多发地区,在1995年阪神大地震中,不锈钢水箱和管道由于高强度和优良的耐冲击性能不但未被地震损坏,还承担起向废墟中的人们供应生活饮用水的任务,由此,不锈钢水箱管道突出的抗震能力受到人们关注。

如今在日本东京,不锈钢供水管普及率几乎已达100%,所有住宅区全部安装了不锈钢管道,大大改善了水质,增强了抗震能力。而且,大量双重用途的输水桥(既作输水管道又用作通行桥)也广泛采用304获316不锈钢建造,自1983年以来已建造了近3000座不锈钢输水桥。

日本使用不锈钢管材至今已有近50年历史。现在不锈钢管材已经被日本人公认为“最佳饮用水系统材料”。由于不锈钢优异的耐腐蚀性,东京水道局期望其使用寿命可以超过 100年。

美国

美国不锈钢管材的使用,开始于60年代,盛行于90年代。美国环保署(EPA)对水管材料选择做出硬性规定,管材的选择必须满足高水质、低维护、长寿命的要求。美国政府根据1996年净水法制定的国家标准/国家卫生基金国际标准ANSI/NSF61-1997a明确规定:“用于饮用水的金属管道,只允许使用不锈钢和球墨铸铁管。”城市自来水供水管网,凡干管改造,一律选用不锈钢管和球墨铸铁;进入高楼的供水管,首选不锈钢水管。最新的2003版美国国际标准委员会的水管和住宅标准再次包括了这方面的内容,说明不锈钢水管的使用已正式得到美国官方批准。其他国家如加拿大卫生部、荷兰卫生鉴定委员会和世界卫生组织也确认了这一标准。现在越来越多的国家要求饮用水系统的管道和系统部件必须符合上述标准,以此作为健康保证的基础,符合该标准要求的第一批材料有304/304L、316/316L不锈钢。

在美国,不锈钢已在100多家饮用水处理厂和输送系统得到成功应用。纽约的供水系统自20世纪60年代起采用不锈钢。纽约市原有的饮水配送系统老化陈旧,无法满足需求,当局在对备选材料进行了15年评估的基础上,于1993年在城市输水管道的大口径立柱管和其它管道大规模地采用了304L不锈钢,其目标是使系统寿命长达100年。华盛顿地区供水改造,也规模采用了不锈钢水管。美国底特律耗资3亿新建的大型运动场--福特体育场内的给水系统的输水主管道包括各售货点的直饮水管道,全部采用了304不锈钢。此外,不锈钢管已成为美国30年来新建的1600多座城市污水处理厂的标准用材。

美国之所以选择不锈钢,完全是基于经济和健康两个角度的考虑,不锈钢材料符合环保署(EPA)准则,常常用于对水质要求较高和难于更换、要求低维护、长使用寿命的场合。尽管第一次材料成本比镀锌管高约20%-50%,但由于不锈钢优异的耐腐蚀性,安装和加工费用大大降低,管线的日常运营维护费用也大幅降低,而且水系统的使用寿命可长达100年,因此在整个寿命期内的总成本是最低的。

美国已有30多个饮用水处理厂采用不锈钢代替了球墨铸铁管道,主要原因是节约成本。马萨诸塞州水厂由于采用不锈钢管道,比采用球墨铸铁节省费用约5万美元,而且使用了30年的不锈钢管道依然光亮如新。

欧洲

欧洲一些古老城市的供水主管道是石棉水泥管和铸铁管道,由于渗漏造成的水损失高达40%。1980年开始,德国在自来水系统开始大量使用不锈钢材料,以节约水资源。德国Mapress公司为欧洲最大的管件生产企业,年生产管件4000万只。2001年销售数字显示,不锈钢管件占销售量的51%,碳钢管件为销售量的44%,铜管件仅仅为销售量的5%。作为世界上最受瞩目的体育赛事之一的2006年世界杯足球赛赛场—德国慕尼黑安联足球场,其供水系统绝大部分采用了不锈钢水管,因为不锈钢具有最稳定可靠的性能,清洁卫生,完全能满足德国建设标准规定的输送饮用水的水管必须至少50年寿命的要求。

1995年起意大利各城市普遍采用一种不用挖沟的技术将输水主管道更换成不锈钢管道,经验表明不锈钢管道耐腐蚀,强度高,能够耐地面下沉和地震,寿命至少为70年,比塑料管等代用管材更经济。

瑞典KarlsKoga市,经过10年试验,球墨铸铁和PVC埋地供水主管道已经全部更换为316不锈钢管道。

英国的医院(苏格兰)过去采用的是铜水管,但苏格兰偏软的水质导致铜水管的腐蚀和失效,发生严重的漏水。政府花费了巨资研究失效原因和解决方案,后来冷热水管道全部更换成不锈钢水管和接头。使用了十多年后,将冷热水管道拆开对不锈钢管道和接头的使用情况进行考察,结果表明,不锈钢管道和接头的状况极好,没有丝毫腐蚀的迹象。

东南亚地区

东南亚是不锈钢水管发展最快的地区之一,韩国、新加坡、马来西亚、菲律宾、泰国、中国台湾地区等在冷水、热水和直饮水管上采用不锈钢的比例已大幅上升,而铜管的比例显著下降,塑料类水管主要的运用领域集中在下水管和花园浇水的管道。

在马来西亚,水务当局自1997年来与水工业各方合作起草了供水系统使用不锈钢焊管和不锈钢管件的标准规范。2001年4月,马来西亚水务当局正式颁布标准规定与公共输水主管道相连的水表前后的给水管道只允许使用奥氏体不锈钢焊管。

在新加坡,水务当局正准备将所管辖的给水管更换成不锈钢水管,目的是为21世纪的新加坡提供可持续的水资源,显著改善水质,提高系统运行可靠性和大大降低运行成本。同时将采用数千吨的不锈钢管材对现有的污水处理系统进行大规模更换和改造,历时20年的该项目耗资70亿新元,并由此带来的高达几十亿新元的经济效益。

在中国台湾, 2002年,一场严重的干旱导致台湾首府实施了为期49天的 间断式供水。在这座城市的450个供水计量区里,有40%的区 域在水送到消费者前已经损失了一半甚至一半以上的水。 对维修案例的分析显示,仅占管道总长3%的聚丁烯管占 渗漏量的28%。约90%的问题出在塑料管道上,83%因开裂引起。 2003年,台北水务处启动了一项与东京类似的计划,用 316L不锈钢波纹管更换配水管线。尽管这一项目仍在实施中,迄今仅完成了35%的管线更换,但已将水的损 失由2003年的27%减少到2014年的17%。年节水量达1.46亿立 方米,相当于每天可注满160个标准奥运泳池。 2014年,干旱再次发生,降雨量甚至比2002年更少。 但由于不锈钢管道大大降低了水损失,意味着不必再中断供水。

 


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