WPŁYW CEMENTYZACJI PRZEWODÓW WODOCIĄGOWYCH NA JAKOŚĆ WODY DO PICIA. Dr hab. inż. Michał Zielina Politechnika Krakowska

Transkrypt

1 WPŁYW CEMENTYZACJI PRZEWODÓW WODOCIĄGOWYCH NA JAKOŚĆ WODY DO PICIA Dr hab. inż. Michał Zielina Politechnika Krakowska

2 Rehabilitacja przewodów Poprawa warunków hydraulicznych, Wyeliminowanie przecieków, Przeciwdziałanie awarii, Zmiana przepustowości i prędkości przepływu. Przeciwdziałanie wtórnemu zanieczyszczeniu wody (jakość wody u odbiorcy), Zredukowanie wyczerpywania się dezynfektantów.

3 Podział metod rehabilitacji przewodów REHABILITACJA NAPRAWY RENOWACJA WYMIANA MIEJSCOWE POWŁOKĄ (natryskiem) W WYKPIE OTWARTYM RĘKAWEM LUB ŁATAMI WYKŁADZINĄ BEZWYKOPOWA ROBOTAMI CIASNO PASOWANĄ KRAKING PNEUMATY- CZNY WYPEŁNIAJĄCO - DRENUJĄCE LUŹNO PASOWANĄ KRAKING HYDRAULI-CZNY INIEKCJE ŻYWICAMI RĘKAWEM KRAKING ROZCINAJĄCO POSZERZAJĄCY

4 Renowacja natryskiem Robot do natrysku komponentów cementowych Głowica natryskująca żywice poliuretanowe Warstwa o grubości od 3 10 mm. - Ochrona bierna przed korozją polega na stworzeniu szczelnej zapory oddzielającej materiał konstrukcyjny ścianki rury od transportowanego medium - Ochrona czynna przed korozją polega na stworzeniu w strefie kontaktowej pomiędzy wykładziną a metaliczną powierzchnią wewnętrzną rury środowiska silnie alkalicznego ph>12

5 Cementowanie Mechanizm samozasklepiania się rys polega z jednej strony na pęcznieniu zaprawy cementowej, z drugiej strony zaś na wypełnianiu ich solami wapnia krystalizującymi podczas kontaktu zaprawy cementowej z wodą na krawędziach istniejących rys.

6 Cementowanie Zestaw do czyszczenia mechanicznego Zalety technologii renowacji natryskiem: niskie koszty wykonania renowacji, Ochrona przed korozją, Zabezpieczenie przed drobnymi przeciekami (nieszczelności), Poprawa własności hydraulicznych, Poprawa jakości wody w dłuższym okresie czasu, Chemiczna ochrona antykorozyjna. Zestaw do czyszczenia wysokociśnieniowego Zestaw do cementacji i wygładzania Wady technologii renowacji natryskiem: wnętrze przewodu musi być dokładnie oczyszczone i przygotowane do natrysku, w dużych kanałach warstwa cementowa wymaga wyrównywania i wygładzania Długi proces schnięcia powłoki wymaga całkowitego wyłączenia przewodu z eksploatacji na czas wykonania natrysku oraz schnięcia Istnieje możliwość uwalniania się zanieczyszczeń z świeżej wyprawy

7 Pogorszenie parametrów fizykochemicznych wody w krótkim czasie po cementacji Możliwość przekroczenia dopuszczalnych wartości ph, glinu oraz niektórych metali ciężkich (chrom, ołów, kadm, cynk, nikiel, arsen), Pogorszenie smaku wody, Zużywanie dezynfektanta,

8 Wpływ metali na zdrowie człowieka Ołów uszkodzenie mózgu, zaburzenia tworzenia się krwi, nadciśnienie tętnicze, uszkodzenie układu nerwowego Chrom problemy z nerkami, zaburzenia neurologiczne, niedokrwistość, zapalenie żołądka, owrzodzenie przewodu pokarmowego glin powoduje wapnienie tkanek miękkich, zanik elastyczności błon komórkowych, niedokrwistość, demencja typu Alzheimerowskiego

9 Badania statyczne cementy wysokoglinowe o zawartości trójtlenku glinu (70% i 40%); cementu CEM I składający się z czystego klinkieru portlandzkiego; cementu portlandzkiego popiołowego CEM II/B-W z 35% zawartością popiołu lotnego wapiennego; cementu wieloskładnikowego CEM II/B-M (V-LL) 32,5R o zawartości popiołów lotnych krzemionkowych oraz kamienia wapiennego w łącznej ilości 21 35%

10 Wartości ph zmierzone w wodzie na koniec każdego z okresów Czas po którym nastąpiła wymiana wody 0,25 [d] 1,1 [d] 2,2 [d] 4,1 [d] 9,0 [d] 16,0 [d] 36,0 [d] Cement Gorkal 70 11,2 12,2 11,59 11,43 11,46 11,48 11,62 Gorkal 40 11,9 11,92 11,64 11,65 11,7 11,73 11,8 CEM I 11,9 12,31 12,31 12,23 12,28 12,27 12,08 CEM II/B-W 12,32 12,34 12,26 12,26 12,24 12,11 12,24 CEM II/B-M (V-LL) 32,5R 12,22 12,35 12,31 12,31 12,35 12,27 12,28

11 Porównanie zmierzonych skumulowanych ługowań glinu Przy 10 godzinnym przetrzymaniu, średnicy 980 mm, 22 km długości przewodu, po 24 godzinnym płukaniu Gorkal - 15 mg/l CEM I 0,4 mg/l CEM II 0,15 mg/l (dopuszczalna 0,2 mg/l)

12 Dynamiczne stanowisko laboratoryjne

13 Dynamiczne stanowisko laboratoryjne

14 Warunki badań cement CEM I 42,5R składający się z czystego klinkieru portlandzkiego; współczynnik wodno cementowy 0,35 piasek kwarcowy o granulacji 0,3 1,0 mm Pobór próbek po 3, 6; 18; 24; 28,5; 52,5; 98 i 217 h spadek hydrauliczny wynosił 0,12 grubość wyprawy cementowej 6 mm. naprężenia ścinającego 5,18 N/m 2 Temperatura 16C Woda pobrana po chlorowaniu w ZUW Raba w Krakowie

15 Wartości ph badanej wody zmierzone w pewnych odstępach czasu czas [d] 0,0 0,10 0,25 0,75 1,0 1,2 2,2 4,1 9,0 ph 8,74 12,04 11,54 11,52 11,75 11,67 11,95 11,81 12,00 Dopuszczalne ph (6,5 9,5)

16 skumulowany wyługowany glin [mg/m 2 ] Skumulowane ługowanie glinu 1000,0 100,0 10,0 1,0 0,1 0, Czas [d]

17 skumulowany wyługowany chrom [mg/m 2 ] Skumulowane ługowanie chromu 1,00 0,10 0,01 0, czas [d]

18 Wyznaczenie masy wyługowanego glinu z wycementowanego przewodu t czas przetrzymania [s] L długość przewodu tranzytowego, [m], ( m) v prędkość przepływu wody przez przewód tranzytowy, [m/s], (0,5m/s; 1,0 m/s) 1/ Dla prędkości przepływu 1,0 m/s - t = 6,3 h; mj = 6,23 mg/m 2 2/ Dla prędkości przepływu 0,5 m/s - t = 12,6 h; mj = 8,61 mg/m 2

19 Wyznaczenie stężenia glinu na wypływie z wycementowanego przewodu 1/ Dla prędkości przepływu 1,0 m/s, C = 0,053 mg/l 2/ Dla prędkości przepływu 0,5 m/s, C = 0,063 mg/l (dopuszczalna 0,2 mg/l)

20 Obliczony w oparciu o pomiary eksperymentalne przyrost stężenia glinu od długości wycementowanego przewodu dla różnych średnic

21 Wyznaczenie stężenia chromu na wypływie z wycementowanego przewodu 1/ Dla prędkości przepływu 1,0 m/s, C = 0,00048 mg/l 2/ Dla prędkości przepływu 0,5 m/s, C = 0,00053 mg/l (dopuszczalna 0,05 mg/l)

22 Cementyzacja aleje Słowackiego

23 Cementyzacja aleje Słowackiego

24 Cementyzacja aleje Słowackiego

25 Cementyzacja aleje Słowackiego

26 Natrysk wyprawą cementową Zużycie chloru wolnego i chloramin w kontakcie z wyprawą cementową

27 Natrysk żywicami epoksydowymi Stosowana od początku lat 90, Do natrysku stosuje dwuskładnikową mieszaninę: żywicę epoksydową oraz utwardzacz, zalety Żywica epoksydowa: odporna mechanicznie, przyczepna, odporna na działanie związków chemicznych, niewielka ścieralność, Niewielka grubość natrysku epoksydowego (1 mm), Krótki czas utwardzania do 1,5 dnia, Ani nowe ani stare rury poddane renowacji żywicą epoksydową nie wpływają na ph wody z którą się kontaktują wady Natrysk poprzedzony starannym oczyszczaniem, Metoda nie eliminuje przecieków przez wżery korozyjne, Stosowana do rur o średnicy mm,

28 Natrysk żywicami epoksydowymi Niewielki spadek ph, Wysokie zużycie chloru wolnego i mniejsze chloramin w okresie kilku dni po natrysku, Przez pierwsze 24 godziny znaczny wzrost węgla organicznego, ale później spadek Powstały THMy i kwasy halocytowe

29 Zapach wody w kontakcie z żywicami epoksydowymi i wyprawą cementową Wzrost intensywności zapachowej w kontakcie z wyprawą cementową i epoksydową bez dezynfektantów i z dezynfekantami: chloramina i chlor wolny. Bardzo silny wzrost zapachu wody kontaktującej się z powłoką epoksydową z chlorem wolnym.

30 Natrysk żywicą poliuretanową Grubość 0,5 1,5 mm, Wysoka wytrzymałość i odpornością na działanie wody, Bardzo krótki czas utwardzania kilka godzin - oddanie rurociągu do eksploatacji nawet tego samego dnia, Staranne czyszczenie rurociągu, Wypełnienie ubytków przewodu, Spadek ph (z 8 do 6) Znaczne zużycie dezynfektanta, szczególnie chloru wolnego, zapach na poziomie 8 w skali Wyższy w przypadku wody z chlorem wolnym. Brak THMów. Powstawanie kwasów halooctowych Niewielkie przenikanie węgla organicznego do wody.