? 為了籌劃管道產(chǎn)物的性命周期而停止可連續(xù)性評(píng)估時(shí),評(píng)估管道體系中一切資料對(duì)性命周期的影響很緊張。
? 腐化會(huì)招致管道內(nèi)徑隨光陰的增長(zhǎng)而減少,并影響管道的Hazen-William摩阻系數(shù),而PVC管道不必要附加資料來辦理耐腐化成績(jī)。
? 球墨鑄鐵管必要增加其余資料削減內(nèi)部和內(nèi)部腐化,好比內(nèi)部的水泥內(nèi)襯和內(nèi)部的聚乙烯掩護(hù)層,不外NSF只承認(rèn)水泥沙漿內(nèi)襯。水泥內(nèi)襯會(huì)由于偏轉(zhuǎn)和敲擊等行動(dòng)腐化或零落,并漸漸磨損殆盡,此時(shí)管道內(nèi)的水將間接與沒有經(jīng)由過程N(yùn)SF平安認(rèn)證的內(nèi)壁打仗。陰極掩護(hù)體系也是避免鑄鐵和球墨鑄鐵管腐化的辦法,但應(yīng)用不當(dāng)會(huì)惹起鑄鐵管的腐化。從另一個(gè)層面來說,和塑料管道比擬,應(yīng)用其余資料增長(zhǎng)了產(chǎn)物的資本耗費(fèi)、資料自己能耗和碳排放量。
? 鑄鐵、混凝土、陶土和玻璃纖維這些資料會(huì)碰到各類各樣的生效情勢(shì),好比腐化、脆性、體系銜接性差和應(yīng)變?nèi)渥?,使得這些材質(zhì)的管道預(yù)期壽命只要50年乃至更短,而PVC重力流管道不會(huì)被生活污水和氣體腐化,預(yù)期壽命達(dá)100-300年。是以,PVC管道不必要頻仍調(diào)換,能夠應(yīng)用跨越100年,削減了這100年性命周期內(nèi)的資料自己能耗、潛伏的溫室效應(yīng)和溫室氣體排放(參見圖5、圖6)。
5.7 PVC管道制作工藝干凈高效
PVC管道制作效力高,水和動(dòng)力耗費(fèi)少。廢物和回用料(再研磨)能立刻間接用于再加工,幾乎沒有發(fā)生廢物。
? PVC管道擠出臨盆能耗較少,以是臨盆進(jìn)程對(duì)產(chǎn)物的全部周期影響很小;
? 循環(huán)水節(jié)水技巧的應(yīng)用證實(shí)PVC行業(yè)連續(xù)改良和進(jìn)步效力的許諾。
鑄鐵廠能耗絕對(duì)高,球墨鑄鐵管臨盆重要應(yīng)用的資料是廢金屬、合金資料、沙和粘接金屬。
5.8 PVC管道碳排放量更低
將管道從臨盆地運(yùn)輸?shù)窖b置地必要耗費(fèi)動(dòng)力,為滿意管道的調(diào)換和開辟的需要,美國(guó)和加拿大在全國(guó)各地都有PVC管道工場(chǎng),如許既削減了運(yùn)輸?shù)挠绊懹挚s短了臨盆地和裝置地的間隔。是以,由于運(yùn)輸間隔短和自己質(zhì)輕(每英尺是球墨鑄鐵管的1/4),每裝置一英尺的PVC管道,運(yùn)輸發(fā)生的碳排放量比金屬管和混凝土管更低。
5.9 PVC管道本錢低、裝置影響低
? PVC管道質(zhì)輕耐用,而裝置管道的設(shè)備負(fù)載更低、所需職員更少,是以削減了裝置的本錢,同時(shí)削減了溫室氣體的排放和對(duì)情況的其余影響。
? 裝置給水和污水管道平日要用到施工設(shè)備。比擬PVC管道,裝置分量更大的球墨鑄鐵管和混凝土管必要更重的設(shè)備和更多的職員,裝置的光陰更長(zhǎng),發(fā)生的情況影響更大。實(shí)地研討發(fā)明,PVC管道的裝置光陰比同尺寸的混凝土管道削減30%。
5.10 PVC管道的操縱、培修和節(jié)能
? 配水體系必要較大容量的水泵輸水。在全部應(yīng)用性命周期內(nèi),PVC管道運(yùn)送水所需的能量堅(jiān)持穩(wěn)固,而金屬管道內(nèi)外面會(huì)由于腐化、透露和內(nèi)部分化而漸漸粗拙,所需泵能響應(yīng)變得更高。是以,比擬起來,PVC管道在全部應(yīng)用性命周期內(nèi)都在勤儉本錢和低落碳排放量(參見圖7)。
? 8”DR25的管道,PVC給水管本錢比球墨鑄鐵管低近60%。
? 與鐵管和混凝土管比擬,PVC管不會(huì)被腐化。管道腐化會(huì)增長(zhǎng)管道生效、漏水的危險(xiǎn),低落給水舉措措施的歷久可連續(xù)性。
? 管道的耐久性和耐腐化性極大地影響性命周期內(nèi)對(duì)情況的影響,此中腐化影響了75%的水利舉措措施。在中等腐化性泥土中,球墨鑄鐵管只能保持11-14年的應(yīng)用壽命,在100年的周期內(nèi)要屢次調(diào)換,是以帶來的情況影響是PVC管道的7倍。
? 地動(dòng)惹起地表挪動(dòng)招致的毛病與管道資料的剛度成正比。柔韌性資料管道,如PVC管道,在地動(dòng)中毛病率比剛性資料管道低得多。
6 總結(jié)
根據(jù)性命周期評(píng)估成果和分歧管道資料的文獻(xiàn)綜述,PVC管道可在各類水利舉措措施名目中應(yīng)用,并且在全部應(yīng)用壽命期限內(nèi)具備本錢上風(fēng),是以它比別的資料管道更具備競(jìng)爭(zhēng)上風(fēng)。別的,PVC管道的重要機(jī)能,如耐腐化、高耐久性、抗震性等,有利于水利舉措措施的歷久可連續(xù)性應(yīng)用。
(翻譯:永高株式會(huì)社 孫富麗 錢楊;
校訂:國(guó)度化學(xué)修建資料測(cè)試中間(建工測(cè)試部) 李巖)
擇要:2017“PVC給水與污水管道的性命周期評(píng)估及分歧管道資料絕對(duì)可連續(xù)性闡發(fā)”是初次根據(jù)100年性命周期的評(píng)估辦法,對(duì)北美公開管道體系停止周全的情況影響性評(píng)估。本文是根據(jù)性命周期評(píng)估(LCA)尺度停止的PVC管道研討。PVC管道LCA要相符相干請(qǐng)求,如性命周期評(píng)估尺度(ISO 14040系列尺度),環(huán)保產(chǎn)物申明(EPD,ISO 14025尺度),NSF自力認(rèn)證(滿意“PVC管材和管件能夠耐慣例給水和污水體系中的化學(xué)物資,避免排泄或開釋到泥土和地表水中,PVC管道沒有任何已知的化學(xué)物資從管材析出到給水體系中,產(chǎn)物臨盆進(jìn)程中也不會(huì)發(fā)生已知的毒性影響”的請(qǐng)求)。別的,還要接收性命周期評(píng)估和輸配水體系國(guó)內(nèi)專家小組的嚴(yán)厲評(píng)估。PVC管道行業(yè)LCA闡發(fā)及其余性命周期闡發(fā)辦法獲得的成果表現(xiàn),PVC管道具備情況和經(jīng)濟(jì)兩重上風(fēng),能夠滿意大眾事業(yè)和市政水利根基舉措措施應(yīng)用需要。LCA和本文研討成果注解,從性命周期和碳排放量角度來說,PVC管道與其余資料管道比擬,對(duì)情況影響更低,如資料自己能耗低、應(yīng)用階段能耗更低、應(yīng)用壽命更長(zhǎng)。對(duì)付工程師和市政決策者來說,懂得管道資料全部性命周期特征,應(yīng)用最新、最全的數(shù)據(jù)評(píng)估性命周期內(nèi)塑料管道對(duì)社區(qū)情況影響很緊張。今朝公開管道資料腐化和水質(zhì)成績(jī)重大,本文將研討成果出現(xiàn)給"大眾和水行業(yè),旨在夸大今后國(guó)度根基舉措措施所面對(duì)的重大成績(jī)。
1 目的
本文周全先容了PVC管道LCA評(píng)估數(shù)據(jù),目的是將PVC管道LCA評(píng)估成果毫無保留地先容給輸水、配水、生活污水和雨水排放行業(yè)。LCA和EPD支撐2010年美國(guó)情況掩護(hù)署(USEPA)干凈水和飲用程度安根基舉措措施可連續(xù)性政策,及2015年美國(guó)情況掩護(hù)署對(duì)付氣候變化的國(guó)度水名目,以確保水資本根基舉措措施應(yīng)用的歷久可連續(xù)性。本文基于可選管道產(chǎn)物的公開可用信息,對(duì)可選管道停止比擬評(píng)估。
PVC管道LCA研討由可連續(xù)辦理方案公司(SSC)牽頭,該公司是公認(rèn)的情況影響和性命周期評(píng)估方面的專家。為了確保透明度,Uni-Bell PVC管道協(xié)會(huì)拜托SSC對(duì)通用的水運(yùn)送和分派、污水和雨水網(wǎng)絡(luò)用PVC管道停止自力的LCA評(píng)估。北美PVC管道LCA評(píng)估的實(shí)現(xiàn)和PVC管道EPD的宣布,使得PVC管道性命周期影響和效益得以完整公開。
LCA和EDP支撐USEPA對(duì)付飲用程度安和氣候變化目的以實(shí)現(xiàn)給水體系歷久可連續(xù)性。數(shù)據(jù)來源于7家臨盆企業(yè)和21個(gè)臨盆車間,代表了美國(guó)和加拿大70%的管道制作能力。性命周期體系辦法不只存眷管道資料、籌劃、裝置和可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)100年,還包括考核資料、臨盆、裝置、應(yīng)用和壽命停止,摸索籌劃、施工和可連續(xù)性等方面身分,辦理耐久性、腐化、動(dòng)力應(yīng)用和其余成績(jī),闡發(fā)各類身分對(duì)修建應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)和尺度的影響。從LCA/EPD成果和性命周期本錢來看,PVC管道在水利大眾根基舉措措施扶植方面具備明顯上風(fēng)。
猶他州立大學(xué)的一份研討注解,鑄鐵管因腐化而生效是很廣泛的成績(jī),75%的大眾舉措措施會(huì)遭到腐化性泥土的腐蝕。根據(jù)2011年AWWA水查詢拜訪基金會(huì)(WRF)的一份研討注解,最薄的DI管(代表有延展性的球墨鑄鐵管)在中等腐化性泥土中的估計(jì)應(yīng)用壽命為11-14年。為了削減腐化,DI管至多要在內(nèi)層附上水泥內(nèi)襯和在外層籠罩聚乙烯包覆層(包括抗菌劑和揮發(fā)性腐化抑制劑)。但如許就增長(zhǎng)了資本耗費(fèi)、自己能耗和碳排放量。評(píng)估管道的可連續(xù)性時(shí),必需懂得和評(píng)估管道體系中一切資料的性命周期影響。
抉擇管材時(shí),斟酌資料的自己腐化很緊張。鐵質(zhì)管道在應(yīng)用壽命范圍內(nèi),內(nèi)部腐化的積累招致內(nèi)外面粗拙,從而不斷增長(zhǎng)輸水動(dòng)力本錢。PVC管道內(nèi)外面滑膩,輸水能耗穩(wěn)固。是以,PVC管道在全體應(yīng)用性命周期內(nèi)更勤儉本錢,且碳排放量更低。
在地動(dòng)變亂中,柔性管道(如PVC管)的生效力比剛性資料管道低。PVC管道能破裂和反復(fù)應(yīng)用7-8次,進(jìn)步應(yīng)用壽命,低落情況影響。PVC管道工場(chǎng)散布普及北美,運(yùn)輸間隔短、自重輕,碳排放量比金屬管和混凝土管更低,在低落運(yùn)輸本錢的同時(shí),滿意了各地管道的調(diào)換和應(yīng)用。
2 功效單元的100年壽命
“PVC給水與污水管道的性命周期評(píng)估及分歧管道資料可連續(xù)性比擬闡發(fā)”研討,聚焦于給水及污水根基舉措措施用PVC管道的情況影響、效益及可連續(xù)性的周全評(píng)估。為了量化PVC管道的情況影響,采納LCA辦法對(duì)PVC管道性命周期各個(gè)階段的情況影響停止了透辟地闡發(fā)。根據(jù)今朝全部水利體系的環(huán)保請(qǐng)求,本文綜合闡發(fā)了PVC管道的情況影響,論證了PVC管道在給水和污水體系中對(duì)情況的緊張進(jìn)獻(xiàn)。近來,許多行業(yè)研討證實(shí)了PVC管道壽命可跨越100年。實(shí)際上,供水和污水行業(yè)也歷久致力于將公開管道體系的壽命基準(zhǔn)晉升至100年,是以聯(lián)合二者,LCA應(yīng)用100英尺長(zhǎng)管道作為功效單元,壽命為100年。
別的,“PVC給水與污水管道的性命周期評(píng)估及分歧管道資料絕對(duì)可連續(xù)性闡發(fā)”研討也異常重視PVC管道體系從“搖籃到墳?zāi)埂钡娜啃悦芷谶M(jìn)程。根據(jù)可選管道產(chǎn)物已知的公開數(shù)據(jù),全部研討涵蓋了這些產(chǎn)物的性命周期信息及其相干的比擬評(píng)估。由于分歧資料機(jī)能的差異性,是以比擬它們對(duì)情況和能耗的影響和效益比擬繁雜,且具備挑戰(zhàn)性。
由于曩昔只能裝置厚壁灰色鑄鐵管,以是并未斟酌其情況影響?,F(xiàn)在該管道已停產(chǎn),是以必要幫助資料能力延伸其應(yīng)用壽命。假如調(diào)換這些管道,要側(cè)重斟酌所選資料及其情況影響和性命周期本錢。因短缺其余管道資料公開、精確的信息,限定了用戶對(duì)管道產(chǎn)物的抉擇。比方,PVC管道壽命長(zhǎng)、耐腐化,無需增加別的資料來削減腐化及延伸應(yīng)用壽命,而球墨鑄鐵管為了到達(dá)50年的應(yīng)用壽命,必要附加如水泥內(nèi)襯和外涂層等資料來抵抗腐化,而這些附加資料異樣也會(huì)增長(zhǎng)對(duì)情況的影響。
“性命周期本錢和資產(chǎn)管理調(diào)換籌劃”的全體觀點(diǎn)與目的是在堅(jiān)持失常應(yīng)用程度的情況下將性命周期本錢降至最低。核算性命周期本錢時(shí),首先要斟酌管道體系資料本錢和資料預(yù)期壽命內(nèi)腐化的影響。與PVC及其余管道資料比擬,球墨鑄鐵管不只初始本錢高,并且腐化和內(nèi)部水泥內(nèi)襯的分化惹起的管道應(yīng)用機(jī)能降低,使其運(yùn)轉(zhuǎn)本錢、培修本錢和運(yùn)送本錢絕對(duì)更高,調(diào)換更頻仍。
PVC管道的環(huán)保申明和北美PVC管道行業(yè)的LCA研討完整公開供給了PVC管道的性命周期影響和效益。PVC管道完整依照ASTM、AWWA、AASHTO、CSA和 NSF國(guó)內(nèi)尺度和認(rèn)證臨盆、裝置,確保產(chǎn)物到達(dá)品質(zhì)和平安性的最高尺度。
3 性命周期評(píng)估內(nèi)容
性命周期評(píng)估內(nèi)容包括:
? 采納相符國(guó)內(nèi)尺度化構(gòu)造ISO 14040系列尺度的性命周期評(píng)估辦法量化情況影響成果;
? PVC管道性命周期每一個(gè)階段的相干影響研討;
? 評(píng)估應(yīng)用當(dāng)代技巧臨盆的PVC管道產(chǎn)物的LCA;
? 管道應(yīng)用階段特征和機(jī)能研討;
? 裝置辦法研討;
? PVC回用料含量研討;
? 調(diào)換管道資料有用的情況影響數(shù)據(jù)研討,以充足懂得管道體系的可連續(xù)性。
4 PVC管道LCA ISO尺度辦法的緊張內(nèi)容
根據(jù)國(guó)內(nèi)尺度化構(gòu)造性命周期評(píng)估ISO 14040系列尺度樹立的性命周期清單(LCI)和性命周期影響評(píng)估(LCIA)尺度,北美PVC管道行業(yè)LCA研討的緊張內(nèi)容包括:
? 環(huán)保產(chǎn)物申明(EPD)中公開頒發(fā)的LCA研討成果,相符ISO 14025尺度,并經(jīng)NSF構(gòu)造根據(jù)“北美污水和雨水(重力)用管道體系產(chǎn)物分類規(guī)矩”的附錄停止自力驗(yàn)證;
? 由自力的行業(yè)和LCA專家組停止評(píng)估,確定本研討相符國(guó)內(nèi)LCA尺度;
? LCA和EPD供給PVC管道全部性命周期的綜合情況影響;
? 出書的EPD彌補(bǔ)了現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)及PVC管道的NSF認(rèn)證,證實(shí)PVC管道對(duì)飲用水無毒,對(duì)康健無晦氣影響。
5 PVC管道可連續(xù)性和情況效益的緊張發(fā)明
原資料是評(píng)估管道可連續(xù)性的重要斟酌身分,包括以下:
5.1 PVC管道不克不及含有及析出鉛或其余有毒物資
? 從1955年初次應(yīng)用開端到20世紀(jì)60年月的廣泛應(yīng)用,PVC管道行業(yè)在晉升機(jī)能的同時(shí)不停在開辟新的、更平安的資料。
? PVC管道不含DEHP或其余鄰苯二甲酸酯類等增塑劑。
? PVC管道不含鉛。
? 球墨鑄鐵管臨盆會(huì)排放大批有毒物資,如鉛、汞、錳、鋅、鉻化合物、三甲胺、二甲苯、甲醇和苯酚,被腐化的鐵管會(huì)損壞水質(zhì)。
? 鐵制飲水管中的細(xì)菌和菌膜是引發(fā)水流傳疾病的罕見緣故原由,同時(shí)也會(huì)腐化鐵管和水泥管。PVC管道不被細(xì)菌和菌膜腐化,也不會(huì)繁殖細(xì)菌。
5.2 PVC高效收受接管應(yīng)用
PVC產(chǎn)物平日是可收受接管的,尤其是應(yīng)用于可收受接管根基舉措措施范疇內(nèi),可完整收受接管。有研討注解:
? PVC管道可收受接管再臨盆高達(dá)8次,且機(jī)械機(jī)能沒有明顯低落。
? 假如管道中參加50%-60%的再生PVC,在管道性命周期中原資料的本錢可低落50%。管道性命周期內(nèi)回用料對(duì)情況影響微不足道。環(huán)保修建周刊(Environmental Building News)的一篇文章提到,根據(jù)綠色標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求,鑄鐵管因其資料自己內(nèi)訌高、凈化重大而被更綠色環(huán)保的PVC排水管代替。
? 水泥行業(yè)是世界上第三大溫室氣體排放行業(yè),水泥廠的二氧化碳排放跨越環(huán)球總量的5%。臨盆混凝土管道所發(fā)生的溫室氣體排放量高于PVC管道,是以抉擇管道資料要周全評(píng)估全部周期內(nèi)的一切關(guān)鍵。
? PVC是惰性資料,不容易分化,以是即就是管道到了應(yīng)用壽命而被拋棄,對(duì)情況的影響也是異常小的。不外PVC管道是可完整收受接管的,以是應(yīng)用壽命到了今后還能夠發(fā)掘進(jìn)去收受接管,經(jīng)由過程加工摻入到各類新的乙烯基產(chǎn)物中,包括壁板、窗、蓋板等其余產(chǎn)物,如斯也低落了新產(chǎn)物臨盆對(duì)情況的影響。
5.3 PVC管道耐腐化、外面滑膩,可歷久節(jié)儉動(dòng)力
? 管道應(yīng)用進(jìn)程中,壓力管道體系的輸水能耗是影響情況的一個(gè)緊張的潛伏身分,PVC管道內(nèi)壁滑膩有助于將這類情況影響最小化。別的,PVC具備耐腐化性,以是在全部管道體系籌劃應(yīng)用壽命范圍內(nèi),比擬有腐化偏向的管道資料,應(yīng)用PVC管道削減了水泵的動(dòng)力耗費(fèi)且勤儉了經(jīng)營(yíng)本錢。
? 愈來愈多的大眾事業(yè)單元和地方政府將溫室氣體減排目的作為歷久計(jì)謀的一部分。市政水處理和運(yùn)送體系必要大批動(dòng)力用于水運(yùn)送,此中飲用水運(yùn)送和污水處理單元的動(dòng)力耗費(fèi)占到了市政動(dòng)力耗費(fèi)的30%-40%。是以,將來的管道體系應(yīng)抉擇一種自己情況影響低、管壁連續(xù)滑膩管道,有助于大眾事業(yè)單元和地方政府的動(dòng)力耗費(fèi)最小化(異樣可削減溫室氣體排放)。
? LCA對(duì)分歧資料管道的應(yīng)用壽命停止了廣泛研討。根據(jù)申報(bào)、研討和頒發(fā)的文獻(xiàn),球墨鑄鐵管應(yīng)抉擇50年作為籌劃應(yīng)用壽命。曩昔曾抉擇100年,但如許資料自己的能耗會(huì)更高,由于在這100年內(nèi)至多必要調(diào)換一次管道,假如不調(diào)換,在后50年里,管道內(nèi)層摩阻增長(zhǎng),供水壓力低落,摩擦力增長(zhǎng),將招致輸水本錢增大;另一方面,50年調(diào)換的管道摩阻系數(shù)明顯小于100年的管道。如24英寸的鑄鐵管,50年換一次,動(dòng)力耗費(fèi)為144100MJ/100’/100年,100年調(diào)換一次(固然在大多數(shù)情況下不現(xiàn)實(shí)),動(dòng)力耗費(fèi)為162300MJ/100’/100年(參見圖1、圖2)。
? 運(yùn)送量損失和運(yùn)送本錢高不是由于鐵管與PVC管內(nèi)徑分歧,更多的是由于鐵管腐化、透露和結(jié)垢會(huì)招致管道不圓度增長(zhǎng)和供水壓力降低。
? 現(xiàn)有公開可用LCA文獻(xiàn)注解,與其余資料管道比擬,PVC管道能夠低落資料自己和應(yīng)用階段的影響。
5.4 重力流輸水的PVC管道水力效力更高
? 與其余管道比擬較,在雷同的斜度下,重力流管道PVC資料具備更大的水力上風(fēng)。換而言之,PVC管道鋪設(shè)坡度小于其余資料管道,仍能到達(dá)最低速率請(qǐng)求。由于其更好的水力效力,較小口徑的PVC管道能夠代替其余資料稍大口徑的管道,具備雷同或許更大的流暢能力(參見圖3、圖4)。
5.5 PVC管道的認(rèn)證和ISO尺度
? LCA能加倍綜合、公開地闡發(fā)產(chǎn)物全部壽命進(jìn)程的情況影響,是一個(gè)比繁多屬性請(qǐng)求(像收受接管身分含量)更好的環(huán)保機(jī)能目標(biāo)。有些資料,比方金屬,收受接管時(shí)耗能大,且與原生金屬加工比擬,再加工進(jìn)程會(huì)開釋額定的有毒氣體。往后,致力于低落情況影響的采購方和水利體系籌劃者都邑將驗(yàn)證過的LCA成果和EPD認(rèn)證作為環(huán)保機(jī)能的實(shí)在基準(zhǔn)。
? 球墨鑄鐵管的SMaRT認(rèn)證并不相符相干的ISO情況認(rèn)證尺度的公開性請(qǐng)求。產(chǎn)物的環(huán)保信息沒有表露、認(rèn)證沒有可比性、性命周期影響數(shù)據(jù)沒有供給,根據(jù)14025尺度,SMaRT認(rèn)證不適用于一切資料的管道。
? 球墨鑄鐵管道SMaRT認(rèn)證短缺公開性,障礙了消費(fèi)者充足懂得其產(chǎn)物可連續(xù)性的請(qǐng)求。未經(jīng)驗(yàn)證就被推行成“綠色”產(chǎn)物的行動(dòng),其實(shí)是一種“掩飾”。
5.6 PVC塑料管道行業(yè)發(fā)展從重產(chǎn)能向重品德改變
下一個(gè)新聞資訊:含平面缺陷的壓力管道在靜載下的可靠性指標(biāo)