Auswahl und technische Analyse von PE-Rohrverbindungsstücken im Abwasseraufbereitungsprojekt der Stadt Xu Xiake, Jiangyin

Als Heimatstadt von Xu Xiake, dem „Welttourismusexperten“, hat die Stadt Xu Xiake in der Stadt Jiangyin in den letzten Jahren bemerkenswerte Erfolge in der Wasserumweltverwaltung erzielt. Im Jahr 2023 wurde das von der Stadt umgesetzte „Projekt zur ökologischen Wiederherstellung und Verbesserung der biologischen Vielfalt von Flussfeuchtgebieten im Baiqugang Xu Xiake-Gebiet“ erfolgreich als zentrales Projekt zur Unterstützung des Wasserverschmutzungsschutz- und -kontrollfonds ausgewählt. Ziel dieses Projekts ist es, durch umfassende Maßnahmen die Wasserqualität und das ökologische Umfeld von 32 Flüssen der Stadt zu verbessern. Das Abwasseraufbereitungsprojekt der Stadt Xu Xiake setzt ein Rohrverbindungssystem auf Basis von PE-Rohren (Polyethylen) ein. Bei dieser Wahl werden die lokale geografische Umgebung, die technischen Merkmale und die Anforderungen einer nachhaltigen Entwicklung vollständig berücksichtigt. Bei einem so großen Wasserumweltmanagementprojekt steht die Auswahl der Rohrverbindungsstücke für die Abwasseraufbereitung in direktem Zusammenhang mit der Qualität des Projekts und den langfristigen Betriebseffekten. Daher ist es notwendig, die Materialleistung, die Anpassungsfähigkeit an die Umwelt, den Baukomfort und die Wirtschaftlichkeit umfassend zu berücksichtigen.

1. Technische Eigenschaften und Vorteile von PE-Rohre

Im Abwasseraufbereitungsprojekt der Stadt Xu Xiake werden hauptsächlich Rohre aus Polyethylen (PE) als Kernrohrverbindungsmaterialien verwendet. Diese Wahl basiert auf der in vielerlei Hinsicht hervorragenden Leistung von PE-Rohren. Als hochmolekulares Polymermaterial bieten PE-Rohre umfassende Vorteile, die andere herkömmliche Rohre nicht bieten können, und eignen sich besonders für die Abwasserbehandlung und Umwelttechnik.

Hinsichtlich der physikalischen und chemischen Eigenschaften schneiden PE-Rohre gut ab. Dieses Material verfügt über eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und kann der Korrosion üblicher saurer und alkalischer Substanzen, organischer Lösungsmittel und Elektrolyte in der Abwasserbehandlung widerstehen, wodurch die üblichen elektrochemischen Korrosionsprobleme von Metallrohren vermieden werden. Gleichzeitig ist die Innenwand von PE-Rohren glatt, der Rauheitskoeffizient niedrig (n≈0,009) und der Wasserströmungswiderstand gering, wodurch Schmutzablagerungen und Energieverluste wirksam reduziert werden können. Die Stadt Xu Xiake liegt in bester Lage im Jangtse-Delta mit hohem Grundwasserspiegel und starker Bodenkorrosivität. Diese Eigenschaften von PE-Rohren entsprechen genau den Anforderungen des Projekts.

Aus Sicht der mechanischen Eigenschaften weisen PE-Rohre eine hohe Zähigkeit und Schlagfestigkeit auf und ihre Bruchdehnung beträgt in der Regel mehr als 350 %, wodurch sie sich an ungleichmäßige Fundamentsetzungen und äußere Kräfte wie Erdbeben anpassen können. Diese Funktion ist besonders wichtig in Gebieten mit weichem Bodenfundament wie der Stadt Xu Xiake. Darüber hinaus sind PE-Rohre leicht (die Dichte beträgt nur 0,94–0,96 g/cm³), was 1/10 des Gewichts von Betonrohren mit den gleichen Spezifikationen entspricht, was den Transport und die Installation erheblich vereinfacht. Die ingenieurwissenschaftliche Praxis zeigt, dass durch den Einsatz von PE-Rohren der Einsatz von Baumaschinen um etwa 30 % reduziert und die Bauzeit um etwa 25 % verkürzt werden kann.

Ein weiterer großer Vorteil von PE-Rohren ist die Verbindungssicherheit. Durch den Einsatz der elektrischen Fusionsverbindungstechnologie kann eine wesentliche Verbindung mit einer Verbindungsfestigkeit erreicht werden, die nicht geringer ist als die Festigkeit des Rohrkörpers, wodurch das Risiko von Leckagen an der Schnittstelle, die bei herkömmlichen Rohren häufig auftreten, erheblich verringert wird. Beim Abwasseraufbereitungsprojekt der Stadt Xu Xiake muss das Rohrnetzsystem komplexes Gelände durchqueren und die Anforderungen an die Verbindungsqualität sind extrem hoch. Diese Eigenschaft von PE-Rohren entspricht genau den technischen Anforderungen.

Hinsichtlich der Lebensdauer schneiden PE-Rohre gut ab. Hochwertige PE-Rohre können unter normalen Nutzungsbedingungen eine Lebensdauer von mehr als 50 Jahren haben, was viel höher ist als bei herkömmlichen Betonrohren (ca. 20–30 Jahre) und Metallrohren (15–25 Jahre). Die Analyse der Lebenszykluskosten zeigt, dass die Anfangsinvestition für PE-Rohre aufgrund der geringen Wartungskosten und der langen Lebensdauer zwar etwas höher ist, die Gesamtkosten über 50 Jahre jedoch 15–20 % niedriger sind als bei herkömmlichen Rohren.

Tabelle: Leistungsvergleich von PE-Rohren mit anderen gängigen Rohren

2. Kompatibilitätsanalyse zwischen technischen Anforderungen und der Auswahl der Rohrverbindungsstücke

Als Kernprojekt zur umfassenden Verbesserung der Wasserumwelt in der Region weist das Abwasseraufbereitungsprojekt in der Stadt Xuxiake die Merkmale eines großen Umfangs, eines komplexen Systems und einer Umweltsensibilität auf, die besondere Anforderungen an Rohrverbindungsstücke stellen. Der hohe Grad an Anpassungsfähigkeit zwischen dem technischen Entwurf und der Auswahl der Rohrverbindungsstücke ist der Schlüsselfaktor für die erfolgreiche Umsetzung des Projekts.

Der Umfang des Projekts und die Komplexität des Systems erfordern eine hochgradig standardisierte und zuverlässige Verbindungsleistung der Rohrverbindungsstücke. Das Projekt zur Verbesserung der Wasserumwelt in der Stadt Xuxiake umfasst 32 Flüsse, und der Umsetzungsinhalt umfasst mehrere Teilsysteme wie das Auffangen von Schadstoffen, die Wasserreinigung, die ökologische Wiederherstellung des Flussbetts und die umfassende Wiederherstellung aquatischer Ökosysteme. Ein solch großes technisches Netzwerk erfordert, dass verschiedene Rohrverbindungsstücke hinsichtlich Spezifikationen, Schnittstellen und Leistung äußerst konsistent sind. PE-Rohre zeichnen sich durch ein hohes Maß an standardisierter Produktion mit einem umfassenden Spektrum an Spezifikationen von DN50 bis DN2000 und einer einheitlichen Verbindungsmethode aus, was die Schwierigkeit der Systemintegration erheblich vereinfacht. Werden dagegen Betonrohre oder Gussrohre verwendet, erhöht die Vielfalt ihrer Schnittstellentypen und -größen die Systemkomplexität und verringert die technische Zuverlässigkeit.

Die Anpassungsfähigkeit des Geländes ist ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Auswahl von Rohrverbindungsstücken. Die Stadt Xuxiake grenzt im Süden an den Taihu-See und im Norden an den Jangtsekiang. Der Grundwasserspiegel ist hoch und die Tragfähigkeit des Fundaments gering. Einige Pipelines im Projekt müssen durch weiche Bodenfundamente und bestehende Strukturen verlaufen, was eine extrem hohe Flexibilität und grabenlose Bauleistung der Rohre erfordert. Die Flexibilität von PE-Rohren ermöglicht es ihnen, sich an ein bestimmtes Maß an Durchbiegung anzupassen und dennoch die strukturelle Integrität und Abdichtung bei ungleichmäßiger Setzung aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus eignen sich PE-Rohre für den Bau mit grabenlosen Technologien wie dem Horizontalspülbohren, was besonders bei der Durchquerung sensibler Bereiche wie Straßen und Flüsse wichtig ist.

Auch Wasserqualitätseigenschaften und Aufbereitungsverfahren wirken sich direkt auf die Auswahl der Rohrverbindungsstücke aus. Bei der Abwasserbehandlung können Rohre komplexen Medien ausgesetzt sein, die korrosive Substanzen, Feststoffpartikel und Mikroorganismen enthalten. Aufgrund der chemischen Inertheit sind PE-Rohre beständig gegen korrosive Stoffe wie saure und alkalische Bestandteile sowie Schwefelsäure im Abwasser. Seine glatte Innenwand reduziert Schmutzablagerungen und Bakterienwachstum, was zur Aufrechterhaltung der Aufbereitungseffizienz und der Abwasserqualität beiträgt. Im Gegensatz dazu sind Metallrohre anfällig für elektrochemische Korrosion und Betonrohre können durch sulfatreduzierende Bakterien beschädigt werden. Das Xuxiake Town-Projekt umfasst auch Prozesseinheiten wie ökologische Schwimmbetten, Belüftungsanlagen und die In-situ-Behandlung von Auslässen. PE-Rohre sind mit diesen Prozessgeräten besser kompatibel und lassen sich bequemer und zuverlässiger verbinden.

Wichtige Aspekte sind auch die Projektdurchführung und die Wartungsanforderungen. Groß angelegte Wasserumwelt-Governance-Projekte werden in der Regel in Phasen umgesetzt, was eine gute Skalierbarkeit und Wartungsfreundlichkeit des Rohrsystems erfordert. Die elektrische Fusionsverbindungstechnik von PE-Rohren ermöglicht das bequeme Hinzufügen von Abzweigungen oder den Austausch von Rohrabschnitten in einem bereits in Betrieb befindlichen System, ohne dass die Wasserversorgung abgeschaltet werden muss. Als Teil des EOD-Projekts „Yangtze River to Taihu Lake“ könnte das Xuxiake Town-Projekt in Zukunft mit Systemerweiterungen und Modernisierungen konfrontiert sein. Diese Eigenschaft von PE-Rohren bietet langfristige Flexibilität für das Projekt.

Tabelle: Entsprechung zwischen den Projektanforderungen von Xuxiake Town und den PE-Rohreigenschaften