Jak korozja zagraża dostawom wody dla gospodarstw domowych i co możemy z tym zrobić?

Jest ich więcej niż 2,2 miliona mil podziemnej infrastruktury wodnej w USA, z których znaczna część znacznie przekroczyła planowany okres użytkowania. Wraz ze wzrostem liczby ludności i klęskami żywiołowymi związanymi z klimatem, takimi jak powodzie, huragany i ekstremalne temperatury, tym większe staje się ryzyko korozji.

Zbyt łatwo jest zapomnieć o takim ryzyku, gdy rurociągi są zakopane. Mentalność "poza zasięgiem wzroku, poza świadomością" zwiększa ryzyko zakłóceń w świadczeniu usług i awarii zdrowia publicznego. Istnieją kroki, które gminy muszą podjąć, aby dostawy wody dla gospodarstw domowych pozostały niezawodne, bezpieczne i dostępne dla wszystkich, którzy ich potrzebują.

Korozja i infrastruktura wody pitnej

Kiedy metal jest narażony na korozję, ulega stopniowemu pogorszeniu. W systemach wody pitnej może się to dziać zarówno wewnątrz, gdy woda reaguje ze ściankami rur, jak i na zewnątrz ze względu na wilgotność gleby, zasolenie i zanieczyszczenia. Korozja rozkłada metal, wypłukując ołów, miedź, żelazo i mangan do wody pitnej. Rdza gromadzi się i ogranicza przepływ, powodując uszkodzenie ścian rur i zwiększając ryzyko pęknięcia.

EPA (Agencja Ochrony Środowiska) przewiduje, że nasze systemy wody pitnej będą wymagały ponad $470 mld na naprawy do 2037 roku, aby uniknąć zwiększonego ryzyka dla zdrowia. Korozja jest główną przyczyną tak wysokiej ceny.

Powodzie, słona woda i rosnące zagrożenie korozją

Nikt nie chce powtórki z Flint w stanie Michigan. Gminy stoją w obliczu trudnych decyzji, a Flint nie był inny. Przeniesienie dostaw wody z Detroit do rzeki Flint w 2014 r. naraziło lokalną społeczność na ogromne obawy zdrowotne, które ostatecznie doprowadziły do pojawienia się w krajowych wiadomościach i procesów sądowych, co spowodowało znacznie wyższe niż przewidywano koszty.

Niektóre z opcji związanych z zarządzaniem dostawami wody znajdują się poza procesami decyzyjnymi wybranych rad lub urzędów miejskich. Zmienność klimatu rośnie, narażając systemy na większe ryzyko korozji, szczególnie na obszarach przybrzeżnych, nisko położonych lub zagrożonych powodzią. Wymaga to szczególnej uwagi:

• Nasycenie gleby i ekranowanie anodowe: Podnoszący się poziom wód gruntowych zwiększa przewodność środowiska otaczającego zakopaną infrastrukturę. Wzmaga się ruch prądu błądzącego, a nasycające się powłoki ochronne nie będą działać skutecznie. Tworzy to strefy ubogie w tlen, które sprzyjają korozji mikrobiologicznej (MIC).
• Wnikanie słonej wody: Regiony przybrzeżne od Maine po Florydę już teraz doświadczają gwałtownych sztormów i wzrostu poziomu morza. Słona woda jest następnie wprowadzana do systemów, które pierwotnie zostały zaprojektowane do użytku z wodą słodką. Sól (zwłaszcza jony chlorkowe) jest bardzo agresywna w stosunku do metali takich jak stal i miedź. Te obciążone solą wody powodziowe przenikają do skrzynek zaworów, hydrantów i pomieszczeń mechanicznych. Proszę spojrzeć na Huragan Katrina w 2005 r. w celu znalezienia dowodów takiego uszkodzenia.  
• Ekstremalne temperatury i zmiany gruntu: Zmiana w nagłych cyklach zamrażania-rozmrażania powoduje pękanie i przemieszczanie powłok ochronnych lub całych podziemnych systemów rurociągów i zbiorników. W momencie, gdy bariera ochronna zostanie przerwana, korozja zaczyna działać. Przesunięcie gruntu w wyniku tych samych procesów spowoduje fizyczne naprężenie połączeń, prowadząc do wycieków i zwiększonej inicjacji korozji.

Faktem jest, że zmiany klimatyczne powodują większe ryzyko wystąpienia czynników korozyjnych. Istnieje powód, dla którego Korpus Inżynieryjny Armii Stanów Zjednoczonych publikuje zaktualizowane plany adaptacji do zmian klimatu. Nie jest to już kwestia teoretyczna.

Dlaczego właściciele domów powinni się tym przejmować

Im bardziej obiekty komunalne i infrastruktura są narażone na uszkodzenia korozyjne, tym większe ryzyko dla kobiet, mężczyzn i dzieci, którzy otrzymują wodę w swoich domach. Ołów przedostanie się do wody, a ciśnienie spadnie. Nawet coś tak prostego jak nieusunięty wyciek może prowadzić do wysokich miesięcznych rachunków za media.

Państwa dom może być zagrożony, jeśli

• Został zbudowany przed 1986 rokiem
• W wodzie można wyczuć metal lub jest ona odbarwiona.
• Mieszkają Państwo na obszarach przybrzeżnych lub zagrożonych powodzią
• Państwa instalacja wodno-kanalizacyjna obejmuje stal galwanizowaną

Korozja zagraża wewnętrznej instalacji wodno-kanalizacyjnej. Spowoduje to kosztowne naprawy, pogorszenie jakości wody, obniżenie wartości nieruchomości i większe ryzyko zagrożenia zdrowia (zwłaszcza małych dzieci i kobiet w ciąży).

Jak inżynierowie walczą z korozją infrastruktury wodnej

Dobra wiadomość jest taka, że dostępna jest pomoc. Korozja może być nieunikniona, ale dzięki odpowiednim narzędziom można sobie z nią poradzić. Specjaliści z bezpośrednim doświadczeniem w nauce o korozji, ochronie katodowej i inżynierii środowiska mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia bezpieczeństwa i długowieczności miejskich systemów wodnych.

Korzystanie z systemów ochrony katodowej zapewnia zaawansowaną i monitorowaną ochronę, która przekierowuje aktywność korozyjną z dala od krytycznych rurociągów, zbiorników i innych obiektów (takich jak stacja uzdatniania wody). Przy odpowiednim zaprojektowaniu i konserwacji może to wydłużyć żywotność zasobów o dziesięciolecia, zwłaszcza w połączeniu z czujnikami IoT (Internet of Things), przetwarzaniem w chmurze i integracją ML (uczenie maszynowe).

Doświadczeni inżynierowie zalecą również i zainstalują materiały odporne na korozję. Zamiast miedzi, stali ocynkowanej i rur ołowianych ze starszych systemów, można wprowadzić nowe materiały, takie jak polietylen o wysokiej gęstości lub PVC. Żeliwo sferoidalne z powłoką epoksydową lub powłoki łączone metodą fuzji zapewniają dobrą ochronę zakopanych rurociągów. Nawet coś tak prostego jak armatura ze stali nierdzewnej zmniejsza narażenie na zasolenie.

Należy położyć nacisk na powłoki ochronne i wykładziny, takie jak powłoki epoksydowe na rurach stalowych lub wykładziny z zaprawy cementowej wewnątrz sieci wodociągowej. Wymagają one jednak regularnej konserwacji i monitorowania w czasie rzeczywistym.

Właśnie dlatego współpraca z zespołami takimi jak nasz w Dreiym Engineering jest tak istotna. Potrzebują Państwo zaawansowanych badań korozyjnych i testów rezystywności gleby, aby upewnić się, że otaczające środowisko nie spowoduje przyszłych szkód. Co najmniej, zatrudniliby Państwo zespół taki jak nasz do sporządzenia raportów dotyczących przyszłej ochrony lub szacunków, gdy rozważają Państwo zastosowanie ochrony katodowej w infrastrukturze wodnej.

Co mogą zrobić gminy

Odpowiedzialność za dostarczanie czystej, bezpiecznej i użytecznej wody pitnej często spoczywa na barkach gmin i zarządów. Może to być prawdziwym wyzwaniem, ponieważ budżety są ograniczone, a zmiany klimatyczne wpływają na to, gdzie najlepiej wykorzystać dostępne zasoby. Koniec wynikiem jest korozja zarządzanie często jest opóźniane na rzecz innej "bardziej krytycznej" sytuacji.

Aby zapobiec takim sytuacjom, przyszłościowo myśląca gmina powinna:

• Zaplanowanie i przeprowadzanie regularnych ocen ryzyka dla najbardziej narażonej infrastruktury.
• Wdrożenie inteligentnych urządzeń monitorujących, takich jak ML, IoT i systemy ochrony katodowej
• Zaplanowanie infrastruktury "odpornej na klimat", która przeprojektuje systemy tak, aby były odporne na powodzie, działanie soli i zmiany temperatury.
• Współpraca ze specjalistami, którzy mogą zaoferować długoterminowe planowanie korozji

Konieczne jest, aby gminy dostrzegły długoterminowe oszczędności kosztów i zmniejszone ryzyko dla zdrowia związane z tymi środkami, zamiast skupiać się wyłącznie na kosztach początkowych. Wprowadzenie tych zmian teraz będzie prawdopodobnie znacznie bardziej opłacalne niż odkładanie głosowania na lata lub dziesięciolecia, kiedy będzie już za późno.

Co mogą zrobić właściciele domów

Podczas gdy gminy kontrolują większość infrastruktury wodnej, właściciele domów mogą podjąć kilka kroków w celu zmniejszenia ryzyka wystąpienia problemów związanych z korozją wody. Wiele społeczności wiejskich korzysta ze studni lub ma przestarzałe systemy, które wymagają wymiany. Odpowiedzialny właściciel domu powinien rozważyć:

• Coroczne badania wody w celu wykrycia minerałów, metali i poziomów pH/twardości pod kątem zagrożeń korozyjnych.
• Sprawdzenie rodzaju instalacji wodno-kanalizacyjnej już zainstalowanej w domu, aby upewnić się, że nie zawiera ona niebezpiecznej miedzi, ołowiu lub stali ocynkowanej.
• Zainstalowanie zaawansowanej filtracji w punktach poboru wody, zwłaszcza w domach, w których mieszkają małe dzieci.
• Picie zimnej wody przez 30-60 sekund przed spożyciem napoju w celu wypłukania ewentualnych zanieczyszczeń.

Niewielka edukacja publiczna może w znacznym stopniu przyczynić się do zmniejszenia zagrożenia dla zdrowia ludności. Komunikacja powinna pochodzić od władz miejskich i organizacji zdrowia publicznego, ale powinna być poparta wiedzą i doświadczeniem szanowanych firm inżynieryjnych, takich jak Dreiym Engineering.

Zdrowie infrastruktury to zdrowie publiczne

Ryzyko korozji może nie być tak intrygujące, jak skandal polityczny lub ogromny pożar powodujący zniszczenia w centrum miasta. Problem polega na tym, że to ciche, uporczywe zagrożenie będzie miało wpływ na wodę pitną w milionach domów. Gdy system zostanie uszkodzony lub zanieczyszczenia przedostaną się do infrastruktury, ryzyko rośnie wykładniczo.

Zmniejszenie zagrożenia związanego ze zmianami klimatycznymi, takimi jak powodzie, ekspozycja na słoną wodę, huragany i inne katastrofy, musi zająć centralne miejsce. Inteligentne projektowanie, materiałoznawstwo i proaktywne monitorowanie mają kluczowe znaczenie dla konserwacji zapobiegawczej.

Współpraca z naszym zespołem w Dreiym Engineering zapewnia Państwu doświadczonego partnera, który może zaoferować doradztwo i projektowanie w zakresie systemów ochrony katodowej i zaawansowanych rozwiązań monitorowania. Jesteśmy gotowi wspierać następną generację odpornych systemów wodnych.