Sélection et analyse technique des raccords de tuyauterie en PE dans le projet de traitement des eaux usées de la ville de Xu Xiake, Jiangyin

En tant que ville natale de Xu Xiake, « l'expert mondial du tourisme », la ville de Xu Xiake, dans la ville de Jiangyin, a réalisé des progrès remarquables en matière de gouvernance de l'environnement aquatique ces dernières années. En 2023, le « Projet de restauration écologique et d'amélioration de la biodiversité des zones humides fluviales de la région de Baiqugang Xu Xiake » mis en œuvre par la ville a été sélectionné avec succès comme projet de soutien au fonds central de prévention et de contrôle de la pollution de l'eau. Ce projet vise à améliorer la qualité de l'eau et l'environnement écologique de 32 rivières de la ville grâce à des mesures globales. Le projet de traitement des eaux usées de la ville de Xu Xiake adopte un système de raccords de tuyauterie basé sur des tuyaux en PE (polyéthylène). Ce choix prend pleinement en compte l'environnement géographique local, les caractéristiques techniques et les exigences de développement durable. Dans un projet de gouvernance de l'environnement aquatique d'une telle envergure, le choix des raccords de tuyauterie de traitement des eaux usées est directement lié à la qualité du projet et à l'effet d'exploitation à long terme. Par conséquent, il est nécessaire de prendre en compte de manière globale les performances des matériaux, l’adaptabilité environnementale, la commodité de la construction et l’économie.

1. Caractéristiques techniques et avantages de Tuyaux PE

Dans le projet de traitement des eaux usées de la ville de Xu Xiake, les tuyaux en polyéthylène (PE) sont principalement utilisés comme matériaux de raccords de tuyauterie. Ce choix repose sur les excellentes performances des tuyaux PE à bien des égards. En tant que matériau polymère de haut poids moléculaire, le tuyau PE présente des avantages complets que les autres tuyaux traditionnels ne peuvent égaler et est particulièrement adapté au traitement des eaux usées et à l'ingénierie environnementale.

En termes de propriétés physiques et chimiques, les tuyaux en PE se comportent bien. Ce matériau a une excellente résistance à la corrosion et peut résister à la corrosion des substances acides et alcalines courantes, des solvants organiques et des électrolytes dans le traitement des eaux usées, évitant ainsi les problèmes courants de corrosion électrochimique des tuyaux métalliques. Dans le même temps, la paroi interne des tuyaux PE est lisse, le coefficient de rugosité est faible (n≈0,009) et la résistance à l'écoulement de l'eau est faible, ce qui peut réduire efficacement les dépôts de saleté et les pertes d'énergie. La ville de Xu Xiake est située dans un emplacement privilégié du delta du fleuve Yangtze, avec un niveau d'eau souterraine élevé et une forte corrosivité du sol. Ces caractéristiques des tuyaux PE répondent tout juste aux besoins du projet.

Du point de vue des propriétés mécaniques, les tuyaux en PE ont une ténacité et une résistance aux chocs élevées, et leur allongement à la rupture est généralement supérieur à 350 %, ce qui peut s'adapter aux tassements inégaux des fondations et aux forces externes telles que les tremblements de terre. Cette caractéristique est particulièrement importante dans les zones de fondations à sol meuble telles que la ville de Xu Xiake. De plus, les tuyaux en PE sont légers (la densité n'est que de 0,94 à 0,96 g/cm³), ce qui représente 1/10 du poids des tuyaux en béton de mêmes spécifications, réduisant considérablement les difficultés de transport et d'installation. La pratique technique montre que l'utilisation de tuyaux en PE peut réduire l'utilisation d'engins de construction d'environ 30 % et raccourcir la période de construction d'environ 25 %.

La fiabilité des connexions est un autre avantage majeur des tuyaux PE. L'utilisation de la technologie de connexion par fusion électrique peut réaliser une connexion essentielle avec une résistance de joint non inférieure à la résistance du corps du tuyau, réduisant considérablement le risque de fuite d'interface courant dans les tuyaux traditionnels. Dans le projet de traitement des eaux usées de la ville de Xu Xiake, le système de réseau de canalisations doit traverser un terrain complexe et les exigences de qualité de connexion sont extrêmement élevées. Cette caractéristique des tuyaux PE répond tout simplement aux besoins d’ingénierie.

En termes de durée de vie, les tuyaux PE se comportent bien. Les tuyaux en PE de haute qualité peuvent durer plus de 50 ans dans des conditions normales d'utilisation, ce qui est bien plus élevé que les tuyaux en béton traditionnels (environ 20 à 30 ans) et les tuyaux en métal (15 à 25 ans). L'analyse du coût du cycle de vie montre que bien que l'investissement initial des tuyaux en PE soit légèrement plus élevé, en raison du faible coût de maintenance et de la longue durée de vie, son coût total sur 50 ans est inférieur de 15 à 20 % à celui des tuyaux traditionnels.

Tableau : Comparaison des performances des tuyaux PE avec d'autres tuyaux courants

2. Analyse de compatibilité entre les exigences techniques et la sélection des raccords de tuyauterie

En tant que projet principal de l'amélioration globale de l'environnement aquatique dans la région, le projet de traitement des eaux usées dans la ville de Xuxiake présente les caractéristiques d'un système complexe à grande échelle et d'une sensibilité environnementale, ce qui met en avant des exigences particulières pour les raccords de tuyauterie. Le haut degré d'adaptabilité entre le schéma de conception technique et la sélection des raccords de tuyauterie est le facteur clé pour garantir la réussite de la mise en œuvre du projet.

L'ampleur du projet et la complexité du système exigent que les raccords de tuyauterie présentent des performances de connexion hautement standardisées et fiables. Le projet d'amélioration de l'environnement aquatique dans la ville de Xuxiake couvre 32 rivières et le contenu de sa mise en œuvre comprend plusieurs sous-systèmes tels que l'interception des polluants, la purification de l'eau, la restauration écologique du lit des rivières et la restauration complète des écosystèmes aquatiques. Un réseau d'ingénierie d'une telle envergure nécessite que divers raccords de tuyauterie soient très cohérents en termes de spécifications, d'interfaces et de performances. Les tuyaux PE ont un degré élevé de production standardisée, avec une gamme complète de spécifications allant du DN50 au DN2000 et une méthode de connexion unifiée, ce qui simplifie considérablement la difficulté d'intégration du système. En comparaison, si des tuyaux en béton ou en fonte sont utilisés, la diversité de leurs types et tailles d'interface augmentera la complexité du système et réduira la fiabilité technique.

L'adaptabilité au terrain est une considération importante dans la sélection des raccords de tuyauterie. La ville de Xuxiake est adjacente au lac Taihu au sud et au fleuve Yangtze au nord. Le niveau de la nappe phréatique est élevé et la capacité portante des fondations est faible. Certains pipelines du projet doivent traverser des fondations en sol meuble et des structures existantes, ce qui nécessite une flexibilité extrêmement élevée et des performances de construction sans tranchée des tuyaux. La flexibilité des tuyaux en PE leur permet de s'adapter à un certain degré de déflexion, tout en conservant leur intégrité structurelle et leur étanchéité en cas de tassement inégal. De plus, les tuyaux en PE conviennent à la construction utilisant des technologies sans tranchée telles que le forage directionnel horizontal, ce qui est particulièrement important lors de la traversée de zones sensibles telles que les routes et les rivières.

Les caractéristiques de la qualité de l'eau et les processus de traitement affectent également directement le choix des raccords de tuyauterie. Lors du traitement des eaux usées, les canalisations peuvent être exposées à des milieux complexes contenant des substances corrosives, des particules solides et des micro-organismes. L'inertie chimique des tuyaux en PE leur permet de résister aux substances corrosives telles que les composants acides et alcalins et l'acide sulfurique présent dans les eaux usées. Sa paroi intérieure lisse réduit les dépôts de saleté et la croissance bactérienne, ce qui contribue à maintenir l'efficacité du traitement et la qualité de l'eau effluente. En revanche, les tuyaux en métal sont sujets à la corrosion électrochimique et les tuyaux en béton peuvent se détériorer à cause des bactéries sulfato-réductrices. Le projet de Xuxiake Town comprend également des unités de traitement telles que des lits flottants écologiques, des installations d'aération et un traitement in situ des exutoires. Les tuyaux PE sont plus compatibles avec ces équipements de traitement et sont plus pratiques et plus fiables à connecter.

Les exigences en matière de mise en scène et de maintenance du projet sont également des considérations importantes. Les projets de gouvernance de l'environnement aquatique à grande échelle sont généralement mis en œuvre par phases, ce qui nécessite que le système de canalisations soit bien évolutif et facile à entretenir. La technologie de connexion par fusion électrique des tuyaux PE permet d'ajouter facilement des dérivations ou de remplacer des sections de tuyaux dans un système déjà opérationnel sans qu'il soit nécessaire de couper l'alimentation en eau. En tant que composante du projet EOD « Du fleuve Yangtze au lac Taihu », le projet de la ville de Xuxiake pourrait faire face à une expansion et à des mises à niveau du système à l'avenir. Cette caractéristique des tuyaux PE offre une flexibilité à long terme pour le projet.

Tableau : Correspondance entre les exigences du projet de la ville de Xuxiake et les caractéristiques des tuyaux PE