Як корозія загрожує житловому водопостачанню і що ми можемо з цим зробити

Існує більше, ніж 2,2 мільйона миль підземної водної інфраструктури в США, значна частина якої вже давно вичерпала свій термін експлуатації. Зі зростанням населення та кліматичних катаклізмів, таких як повені, урагани та екстремальні температури, які впливають на ці системи, зростає ризик корозії.

Занадто легко забути про такий ризик, коли ці трубопроводи закопані. Менталітет "з очей геть, з серця геть" збільшує ризик перебоїв у наданні послуг та погіршення здоров'я населення. Муніципалітети повинні вжити заходів, щоб водопостачання в житлових будинках залишалося надійним, безпечним і доступним для всіх, хто його потребує.

Корозія та інфраструктура питної води

Коли метал піддається корозії, вона поступово руйнується. У системах питного водопостачання це може відбуватися як зсередини, коли вода реагує зі стінками труб, так і ззовні, під впливом ґрунтової вологи, засоленості та забруднювачів. Корозія руйнує метал, вимиваючи у питну воду свинець, мідь, залізо та марганець. Іржа накопичується і звужує потік, спричиняючи руйнування стінок труб і збільшуючи ризик поломки.

EPA (Агентство з охорони навколишнього середовища) прогнозує, що наші системи питної води потребуватимуть понад $470 мільярдів в ремонт до 2037 року, щоб уникнути підвищеного ризику для здоров'я. Корозія є основною причиною такої високої ціни.

Затоплення, солона вода та зростаюча загроза корозії

Ніхто не хоче повторення сценарію Флінта, штат Мічиган. Муніципалітети стикаються з важкими рішеннями, і Флінт не був винятком. Перенесення водопостачання з Детройта до річки Флінт у 2014 році спричинило масові проблеми зі здоров'ям місцевої громади, які врешті-решт потрапили в центр уваги національних новин і стали причиною судових позовів, що призвело до значно більших витрат, ніж передбачалося.

Деякі з варіантів, пов'язаних з управлінням водопостачанням, знаходяться поза межами процесів прийняття рішень окремими радами або міськими адміністраціями. Мінливість клімату зростає, наражаючи системи на більші ризики корозії, особливо в прибережних, низинних або схильних до повеней районах. Це вимагає додаткової уваги, щоб уникнути цього:

• Насичення ґрунту та анодний захист: Підвищення рівня ґрунтових вод збільшить провідність середовища, що оточує заглиблену інфраструктуру. Рух блукаючих струмів посилюється, і насичуючі захисні покриття не зможуть ефективно функціонувати. Це створює зони з низьким вмістом кисню, які сприяють мікробіологічній корозії (MIC).
• Вторгнення солоної води: Прибережні регіони від штату Мен до Флориди вже спостерігають штормові припливи і підвищення рівня моря. Солона вода потрапляє в системи, які спочатку були розроблені для використання прісної води. Сіль (особливо хлорид-іони) дуже агресивна до таких металів, як сталь і мідь. Насичені сіллю паводкові води проникають у клапанні коробки, гідранти та механічні приміщення. Просто подивіться на Ураган Катріна 2005 року для отримання доказів такої шкоди.  
• Температурні екстремуми та зсуви ґрунту: Зміна раптових циклів замерзання-відтавання призводить до розтріскування та зміщення захисних покриттів або цілих підземних трубопровідних систем і резервуарів. У той момент, коли захисний бар'єр порушується, починає діяти корозія. Зсув ґрунту внаслідок тих самих процесів спричинить фізичне навантаження на з'єднання, що призведе до витоків і посилення корозії.

Справа в тому, що зміна клімату призводить до підвищення ризику виникнення корозійних елементів. Існує причина, по якій Інженерний корпус армії США випускає оновлені плани адаптації до зміни клімату. Це вже не теоретична проблема.

Чому власники будинків повинні дбати про це

Чим більше муніципальні об'єкти та інфраструктура піддаються корозії, тим більшому ризику піддаються жінки, чоловіки та діти, які отримують воду в своїх домівках. Свинець просочується у воду, і тиск знижується. Навіть така проста річ, як неусунутий витік, може призвести до високих щомісячних рахунків за комунальні послуги.

Ваш будинок може бути в небезпеці, якщо:

• Побудований до 1986 року
• Ви відчуваєте присмак металу у воді, або вона знебарвлена
• Ви живете в прибережних або схильних до повеней районах
• Ваша сантехніка виготовлена з оцинкованої сталі

Корозія пошкоджує внутрішню сантехніку. Це призведе до дорогого ремонту, погіршення якості води, зниження вартості нерухомості та більшого ризику для здоров'я (особливо для маленьких дітей та вагітних жінок).

Як інженери борються з корозією водної інфраструктури

Хороша новина полягає в тому, що є допомога. Корозія може бути неминучою, але з правильними інструментами нею можна керувати. Професіонали з безпосереднім досвідом у галузі корозійної науки, катодного захисту та екологічної інженерії мають вирішальне значення для забезпечення безпеки та довговічності муніципальних систем водопостачання.

Використання систем катодного захисту забезпечує вдосконалену і контрольовану гарантію, яка перенаправляє корозійну активність подалі від критично важливих трубопроводів, резервуарів та інших об'єктів (наприклад, водоочисних споруд). За умови правильного проектування і обслуговування це може продовжити термін служби ресурсів на десятиліття, особливо в поєднанні з датчиками IoT (Інтернет речей), хмарними обчисленнями і інтеграцією ML (машинного навчання).

Досвідчені інженери також порекомендують і встановлять антикорозійні матеріали. Замість мідних, оцинкованих та свинцевих труб зі старих систем можна використовувати нові матеріали, такі як поліетилен високої щільності або ПВХ. Покриття з ковкого чавуну, покритого епоксидною смолою, або покриття на основі плавлення забезпечують надійний захист підземних трубопроводів. Навіть така проста річ, як фітинги з нержавіючої сталі, зменшує вплив солоності.

Особливу увагу слід приділяти захисним покриттям і футерівкам, таким як епоксидні покриття на сталевих трубах або цементні футерівки всередині водогонів. Однак всі вони потребують регулярного обслуговування та моніторингу в режимі реального часу.

Ось чому співпраця з такими командами, як наша в Dreiym Engineering, має вирішальне значення. Ви хочете, щоб ці передові дослідження корозії та тестування питомого опору ґрунту гарантували, що навколишнє середовище не завдасть шкоди в майбутньому. Принаймні, ви наймаєте таку команду, як наша, для перевірки майбутніх звітів або оцінки при розгляді питання про те, який катодний захист використовувати для водної інфраструктури.

Що можуть зробити муніципалітети

Відповідальність за постачання чистої, безпечної та корисної питної води часто лягає на плечі муніципалітетів та керівних органів. Це може стати справжнім викликом, оскільки бюджети обмежені, а кліматичні зміни впливають на те, де найкраще використовувати наявні ресурси. Закінчення В результаті корозія призводить до того, що управління часто відкладається на користь іншої "більш критичної" ситуації.

Щоб запобігти таким ситуаціям, муніципалітет має бути далекоглядним:

• Планувати та проводити регулярні оцінки ризиків для найбільш вразливих об'єктів інфраструктури
• Впроваджуйте розумні пристрої моніторингу, такі як ML, IoT та системи катодного захисту
• Сплануйте "кліматостійку" інфраструктуру, яка перепроектує системи так, щоб вони могли протистояти затопленням, впливу солі та температурним перепадам
• Співпрацюйте з фахівцями, які можуть запропонувати довгострокове антикорозійне планування

Вкрай важливо, щоб муніципалітети визнали довгострокову економію коштів і зниження ризиків для здоров'я, пов'язаних з цими заходами, замість того, щоб зосереджуватися виключно на поточних витратах. Впровадження цих змін зараз, швидше за все, буде набагато економічно ефективнішим, ніж відкладання голосування на роки або десятиліття, коли буде вже занадто пізно.

Що можуть зробити власники будинків

Хоча муніципалітети контролюють більшу частину водної інфраструктури, домовласники можуть зробити кілька кроків, щоб зменшити ризик виникнення проблем з водою, пов'язаних з корозією. Багато сільських громад користуються колодязями або мають застарілі системи, які потребують заміни. Відповідальний домовласник повинен це врахувати:

• Щорічне проведення аналізів води для виявлення мінералів, металів та рівня рН/твердості на предмет загрози корозії
• Перевірка типу встановленої сантехніки, яка вже є в будинку, щоб переконатися, що вона не містить ризикованої міді, свинцю або оцинкованої сталі
• Встановлення вдосконаленої фільтрації для води в точках споживання, особливо в будинках з маленькими дітьми
• Перед вживанням пити холодну воду протягом 30-60 секунд, щоб змити будь-які потенційні забруднення

Невелика просвітницька робота з громадськістю має велике значення для зниження ризику для здоров'я населення. Комунікація повинна виходити від муніципальних органів влади та організацій охорони здоров'я, але вона повинна бути підкріплена знаннями та досвідом авторитетних інженерних фірм, таких як Dreiym Engineering.

Здоров'я інфраструктури - це громадське здоров'я

Ризик корозії може бути не таким інтригуючим, як політичний скандал або масштабна пожежа, що завдає шкоди центральній частині міста. Проблема полягає в тому, що ця тиха, постійна загроза вплине на питну воду в мільйонах будинків. Як тільки система пошкоджується або забруднюючі речовини просочуються в інфраструктуру, ризик зростає в геометричній прогресії.

Зменшення загрози пов'язаних зі зміною клімату явищ, таких як повені, вплив солоної води, урагани та інші катастрофи, повинно зайняти центральне місце. Розумне проектування, матеріалознавство і проактивний моніторинг мають вирішальне значення для профілактичного обслуговування.

Працюючи з нашою командою в Dreiym Engineering гарантує, що у вас є досвідчений партнер, який може запропонувати консультації та проектування систем катодного захисту та передових рішень для моніторингу. Ми готові підтримати наступне покоління стійких систем водопостачання.