重磅】一文看懂所有主流污水處理廠的格柵設(shè)備

污水在進(jìn)入污水處理廠二級(jí)處理構(gòu)筑物之前一般要先通過格柵進(jìn)行預(yù)處理，目的是盡量去除那些在性質(zhì)上或大小上不利于后續(xù)處理的物質(zhì)。當(dāng)污水二級(jí)處理工藝采用傳統(tǒng)工藝（主要是指AAO、氧化溝、SBR三大類工藝及其改進(jìn)工藝）時(shí)，格柵系統(tǒng)主要是分離取出較粗大物質(zhì)；當(dāng)采用更先進(jìn)的工藝（主要指MBR膜處理工藝）時(shí)，對(duì)格柵提出了更高的分離要求，還需要去除毛發(fā)等細(xì)小纖維物質(zhì)。

根據(jù)格柵的過濾精度，一般分為三類。

粗格柵：機(jī)械清渣時(shí)，過濾精度常采用16～25mm，人工清渣時(shí)采用25～40mm。目前，絕大部分的污水處理廠都采用機(jī)械清渣，自動(dòng)化程度高，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度低；人工清渣方式只在小型污水處理站（通常以2000m³/d為界）使用。粗格柵一般設(shè)置在進(jìn)水泵房之前，主要用以去除較大尺寸的漂浮、懸浮物質(zhì)，保護(hù)水泵運(yùn)行，避免葉輪纏繞、堵塞等事故，同時(shí)，部分粗大物質(zhì)的去除也能夠有效降低后續(xù)格柵系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷。

細(xì)格柵：過濾精度常采用2～15mm，機(jī)械清渣，配合粗格柵使用，主要用以去除粗格柵“漏網(wǎng)”的小顆粒懸浮物質(zhì)，降低后續(xù)污水處理構(gòu)筑物的運(yùn)行負(fù)荷。

精細(xì)格柵：主要應(yīng)用于先進(jìn)的MBR膜處理工藝，過濾精度常采用 0.5mm、 0.75 mm 、 1.0mm  三種，主要用以去除毛發(fā)等細(xì)小纖維物質(zhì)， 避免其進(jìn)入膜系統(tǒng)后在膜表面“成辮”進(jìn)而導(dǎo)致膜組件內(nèi)發(fā)生板結(jié)，甚至部分膜組件失效。

常用的粗格柵主要包括：回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)、鏈?zhǔn)礁駯懦蹤C(jī)、抓斗式格柵除污機(jī)、階梯式格柵除污機(jī)等。

回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)一般由安裝在回轉(zhuǎn)鏈上間隔一定距離的耙齒組成，在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下，回轉(zhuǎn)鏈帶動(dòng)耙齒按一定方向旋轉(zhuǎn)，在迎水面耙齒由下向上運(yùn)動(dòng)將水中漂浮物撈出至頂端翻轉(zhuǎn)后卸下。回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)如圖1所示。

圖1  回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)

回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)的主要問題是：①格柵耙池通常采用尼龍材料，易變形，單軸上尼龍耙池之間的水平間隙難以均勻，導(dǎo)致出水漏渣率高，給后續(xù)工藝造成較大負(fù)荷；②為保證格柵鏈條能夠“回轉(zhuǎn)”，在格柵機(jī)械部件的下端需要留出足夠的安全距離，在該位置處，水流直接穿透，不能得到格柵的過濾處理；③回轉(zhuǎn)耙池由鏈條串起，環(huán)環(huán)相扣，移動(dòng)部件非常多，需要更換耙池時(shí)，鏈條需要逐級(jí)打開，維修工作量很大。

鏈?zhǔn)礁駯懦蹤C(jī)主要有前耙式、背耙式、高鏈?zhǔn)降龋駯庞蓚鲃?dòng)裝置、框架、除污耙、撇渣機(jī)構(gòu)、同步鏈條、柵條等組成。機(jī)內(nèi)兩側(cè)各有一圈鏈條作同步運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)鏈條由除污機(jī)上部的驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)后，耙架受鏈條鉸結(jié)點(diǎn)和導(dǎo)軌的約束作平面運(yùn)動(dòng)，當(dāng)耙板運(yùn)動(dòng)到除渣口部位時(shí)，除渣裝置在重力作用下，把耙板上的污物鏟刮到除渣口 ，落至垃圾筒或柵渣小車中。鏈?zhǔn)礁駯懦蹤C(jī)如圖2所示。

圖2 鏈?zhǔn)礁駯懦蹤C(jī)

前耙式、背耙式這兩種格柵的主要問題是：①水下有傳動(dòng)部件，傳動(dòng)軸承容易被纏繞；②鏈條運(yùn)行一段時(shí)間后鏈節(jié)伸長(zhǎng)，間隙增大，需要及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，張緊調(diào)節(jié)，否則鏈條與傳動(dòng)輪會(huì)脫開，發(fā)生掉鏈故障；③由于水下有傳動(dòng)部件，當(dāng)格柵渠道水深較深時(shí)，維護(hù)保養(yǎng)難度很大。

高鏈?zhǔn)礁駯懦蹤C(jī)的主要問題是：①格柵底部的從動(dòng)鏈輪雖然安裝在液位以上，但當(dāng)進(jìn)水液位波動(dòng)較大時(shí)也會(huì)被淹沒；②進(jìn)水液位較深時(shí)，耙臂懸出長(zhǎng)度大；③格柵渠道較寬時(shí)，機(jī)耙的整體剛性差，運(yùn)行容易產(chǎn)生問題；④長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后齒耙的兩條驅(qū)動(dòng)鏈會(huì)產(chǎn)生張緊度不一致而導(dǎo)致齒耙不平。

抓斗式格柵除污機(jī)一般由懸掛單軌系統(tǒng)、載重小車、抓爪裝置和格柵柵條四部分組成。運(yùn)行時(shí)通過設(shè)置于載重小車上方的驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)小車沿軌道作平面移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定格柵除渣位置后，抓爪（弧形除渣齒耙）在鋼絲繩牽引下實(shí)行下行運(yùn)動(dòng)，當(dāng)除渣齒耙抵達(dá)格柵底部時(shí)，控制系統(tǒng)關(guān)閉弧形齒耙，同時(shí)提升除渣齒耙開始撈渣，齒耙到達(dá)預(yù)定提升高度后指令載重小車移動(dòng)至指定點(diǎn)卸污。其特點(diǎn)是多道格柵可僅用一個(gè)抓爪除污且無需柵渣輸送機(jī)。抓斗式格柵除污機(jī)如圖3所示。

圖3 抓斗式格柵除污機(jī)

抓斗式格柵除污機(jī)的主要問題是：①重力靠耙結(jié)構(gòu)清污效果不佳，強(qiáng)制靠耙結(jié)構(gòu)易發(fā)生卡耙故障；②在鋼絲繩作用下，翻耙導(dǎo)軌控制機(jī)耙強(qiáng)制翻耙，容易出現(xiàn)翻耙死點(diǎn)；③盡管配有防亂扣裝置，但鋼絲繩卷筒仍容易出現(xiàn)亂扣現(xiàn)象；④由于鋼絲繩是柔性的，如果格柵發(fā)生污物卡住現(xiàn)象，鋼絲繩易偏載，造成機(jī)耙歪斜卡死；⑤對(duì)于雨污合流制排水體制的污水，在暴雨水量激增時(shí)，柵渣量突增，但格柵抓爪清污是按照渠道順序進(jìn)行，導(dǎo)致發(fā)生抓爪清污不及時(shí)、格柵被堵塞的狀況；如果暴雨導(dǎo)致水位增加過大，抓爪下降時(shí)可能會(huì)因?yàn)樗鳑_擊而無法就位。

階梯式機(jī)械格柵除污由箱體、定柵條、動(dòng)?xùn)艞l和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，因其在過濾時(shí)過濾面呈“階梯狀”而得名。箱體傾斜安裝于入水口處，動(dòng)?xùn)艞l安裝在定柵條下方，柵條布置成階梯形，動(dòng)?xùn)艞l交叉插入定柵條并可由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)由下至上、由后至前周期運(yùn)動(dòng)，從而將水中漂浮物逐階上推到污物出口。階梯式格柵除污機(jī)如圖4所示。

圖4   階梯式格柵除污機(jī)

階梯式格柵除污機(jī)的主要問題是：動(dòng)、靜柵條容易因卡阻而變形，不適合有效水深較深的格柵渠道。

常用的細(xì)格柵包括：旋轉(zhuǎn)網(wǎng)板階梯式格柵除污機(jī)、轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機(jī)等。

旋轉(zhuǎn)網(wǎng)板階梯式格柵包括傾斜設(shè)置的框架型機(jī)架、安裝在框架型機(jī)架上的階梯形回轉(zhuǎn)體系、轉(zhuǎn)刷裝置和沖洗裝置。階梯形回轉(zhuǎn)體系由框架型機(jī)架上部的與主軸主鏈輪裝配在一起的減速機(jī)、框架型機(jī)架中部的鏈條網(wǎng)板裝置和框架型機(jī)架下部的下導(dǎo)輪組成。旋轉(zhuǎn)網(wǎng)板階梯式格柵除污機(jī)如圖5所示。

圖5  旋轉(zhuǎn)網(wǎng)板階梯式格柵除污機(jī)

轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機(jī)為圓柱形結(jié)構(gòu)，安裝時(shí)柵條和水流呈35°角。轉(zhuǎn)鼓格柵的工作原理是污水從圓柱狀轉(zhuǎn)鼓的前端流入，經(jīng)轉(zhuǎn)鼓側(cè)面的柵縫流出，污水中的柵渣則被截留在鼓柵內(nèi)側(cè)的柵條上，當(dāng)轉(zhuǎn)鼓截留的柵渣積累到一定量、格柵前后液位差達(dá)到限定值，外鼓或內(nèi)耙齒以一定的速度旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)鼓外側(cè)上部沿濾鼓全長(zhǎng)設(shè)置的清洗濾嘴同時(shí)啟動(dòng)，沖洗水將柵渣清除至格柵中央的螺旋輸送槽內(nèi)，經(jīng)內(nèi)置的螺旋壓榨裝置將柵渣壓榨脫水，固體含量可達(dá)到35%~40%，然后落入垃圾筒或柵渣小車中。轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機(jī)如圖6所示。

圖6 轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機(jī)

轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機(jī)的主要問題是：①受轉(zhuǎn)鼓直徑和傾角限制，過流能力有限；②格柵沖洗采用高壓水透射轉(zhuǎn)鼓柵條，在柵渣積累較多的時(shí)候，難以沖洗干凈，柵渣積累，導(dǎo)致沖洗系統(tǒng)癱瘓。

精細(xì)格柵一般應(yīng)用于MBR膜處理工藝中，是對(duì)前端細(xì)格柵功能的補(bǔ)充和強(qiáng)化，通常作為膜保護(hù)的“把關(guān)”措施，是對(duì)膜元件保護(hù)的最后屏障，通常也稱之為精細(xì)膜格柵。在MBR工藝中，精細(xì)膜格柵是最重要的格柵設(shè)備，常用的精細(xì)膜格柵主要有轉(zhuǎn)鼓膜格柵、內(nèi)進(jìn)流式格柵除污機(jī)、網(wǎng)板式膜格柵等。

轉(zhuǎn)鼓膜格柵的結(jié)構(gòu)形式和工作原理與細(xì)格柵中的轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機(jī)相似，但與其相比，濾鼓是由不銹鋼絲網(wǎng)制造，過濾精度有0.5mm、0.75mm、1.0mm三種，轉(zhuǎn)鼓直徑780~2600mm。根據(jù)格柵的安裝角度，可分為傾斜式轉(zhuǎn)鼓膜格柵和水平式轉(zhuǎn)鼓膜格柵，傾斜式轉(zhuǎn)鼓膜格柵安裝角度35°左右，水平式轉(zhuǎn)鼓膜格柵也并不是完全水平，約呈5°左右的傾斜，主要是為了便于柵渣的排出。

其工作原理是：污水由轉(zhuǎn)鼓前端流入內(nèi)部，通過轉(zhuǎn)鼓表面的網(wǎng)孔流進(jìn)轉(zhuǎn)鼓箱體下方的水槽內(nèi)，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面被分離的柵渣隨轉(zhuǎn)鼓移動(dòng)時(shí)落入中心的螺旋輸送機(jī)并被輸送至排渣口排出；轉(zhuǎn)鼓外側(cè)上方沿轉(zhuǎn)鼓軸線長(zhǎng)度上設(shè)有沖洗水噴頭及尼龍刷，對(duì)轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行清洗處理。轉(zhuǎn)鼓膜格柵除了中壓沖洗水系統(tǒng)外，還需配置一套高壓沖洗水系統(tǒng)，高壓沖洗水的沖洗壓力為120~150bar。

轉(zhuǎn)鼓膜格柵的主要問題是：

內(nèi)進(jìn)流式格柵除污機(jī)由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的孔板放置于一個(gè)固定框架中形成，待過濾的污水從格柵中部開口進(jìn)入，從內(nèi)向外通過兩側(cè)的孔板進(jìn)行雜質(zhì)過濾后流出，過濾孔板同時(shí)旋轉(zhuǎn)，淤積在孔板內(nèi)側(cè)的雜質(zhì)被孔板上的提升板提升至頂部柵渣排放區(qū)，并被沖洗水沖洗至柵渣收集槽中，由內(nèi)置的螺旋輸送裝置導(dǎo)出。過濾孔板的材質(zhì)主要有兩種，一種是不銹鋼孔板，另一種是工程塑料。內(nèi)進(jìn)流式格柵除污機(jī)如圖7所示。

內(nèi)進(jìn)流式格柵的主要問題是：由于過濾孔一般均由機(jī)械沖擊形成，孔邊緣會(huì)有一些較小的毛刺，過濾的柵渣纖維容易形成回穿搭橋，造成過濾孔板的堵塞板結(jié)。

網(wǎng)板式膜格柵與內(nèi)進(jìn)流式格柵相似，但其濾板一般由不銹鋼絲網(wǎng)制造，過濾精度一般不大于1mm。這種格柵的過水能力與格柵的淹沒深度有關(guān)，渠道比傾斜式轉(zhuǎn)鼓膜格柵深，占地面積較小。網(wǎng)板式膜格柵除了中壓沖洗水系統(tǒng)外，也需配置一套高壓水沖洗系統(tǒng)，高壓沖洗水的沖洗壓力在100bar以上。

精細(xì)格柵主要是配套MBR膜處理工藝使用，作為膜的保護(hù)措施。格柵形式的選擇及過濾精度的確定需要綜合考慮進(jìn)水水質(zhì)、場(chǎng)地條件、處理工藝等影響因素。建議的格柵選型如表1所示。

表1  格柵形式選擇

格柵系統(tǒng)一般包括粗格柵、細(xì)格柵兩級(jí)，在MBR膜處理工藝中，還含有精細(xì)膜格柵，都會(huì)產(chǎn)生柵渣。污水處理廠預(yù)處理系統(tǒng)沉砂池產(chǎn)生的固體砂礫一般也作為固體垃圾與柵渣一起處理。

在預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為節(jié)約用地，可以將細(xì)格柵、精細(xì)格柵與沉砂池合建，形成一個(gè)綜合型的格柵、沉砂池，滿足全部預(yù)處理要求。受到單臺(tái)格柵設(shè)備處理能力的限制，同時(shí)也為了滿足設(shè)備檢修、維護(hù)的需要，每一級(jí)格柵的數(shù)量一般不止1臺(tái)，對(duì)于柵渣的集中處理，可采用每一級(jí)格柵系統(tǒng)的多臺(tái)格柵共用1臺(tái)輸送機(jī)，多臺(tái)輸送機(jī)將柵渣統(tǒng)一輸送至同一個(gè)較大的渣斗中，實(shí)現(xiàn)柵渣的匯集，然后再進(jìn)行集中處理、外運(yùn)。

同時(shí)，沉砂池配套的砂水分離器也會(huì)分離出固體砂礫，有條件的情況下，砂粒也可以通過輸送機(jī)輸送至渣斗，實(shí)現(xiàn)全部預(yù)處理系統(tǒng)柵渣、砂粒的集中處理。對(duì)于渣斗的設(shè)置，主要有如下注意事項(xiàng).

細(xì)格柵產(chǎn)生的柵渣含水率在80%左右，基本“成型”，可以采用輸送機(jī)輸送。對(duì)于精細(xì)格柵產(chǎn)生的柵渣，由于格柵孔徑較小，沖洗方式采用“中壓沖洗+高壓沖洗”聯(lián)合沖洗方式，沖洗水量較大，同等條件下，絕干柵渣量相對(duì)較小，沖洗產(chǎn)生的柵渣含水率較高，一般在90%左右，呈“流態(tài)”，在此條件下，對(duì)于精細(xì)格柵沖洗產(chǎn)生的柵渣，首先采用柵渣壓榨機(jī)進(jìn)行預(yù)脫水，然后再經(jīng)輸送機(jī)輸送至渣斗中。沉砂池砂水分離器分離出的砂粒，可以直接進(jìn)入渣斗。

渣斗的平面位置一般臨近預(yù)處理系統(tǒng)，一方面可以減少柵渣輸送機(jī)的長(zhǎng)度，另一方面，可以直接在池頂巡視、檢修渣斗頂部，避免設(shè)置獨(dú)立的渣斗爬梯。在渣斗的高度設(shè)置上，考慮渣斗的頂標(biāo)高與池頂基本一致，各級(jí)格柵產(chǎn)生的柵渣通過水平輸送機(jī)、傾斜輸送機(jī)輸送至渣斗內(nèi)。預(yù)處理工段的細(xì)格柵構(gòu)筑物相對(duì)于廠區(qū)地坪較高，渣斗頂標(biāo)高與池頂一致的條件下，設(shè)計(jì)需注意如下幾點(diǎn)：

圖8 集中處置渣斗

對(duì)于渣斗的總體高度設(shè)計(jì)，由于渣斗的有效凈高度和渣斗底部落渣口的相對(duì)高度必須保證，如果渣斗頂部標(biāo)高與池頂持平仍不能滿足要求，可考慮將渣斗頂部抬高。渣斗區(qū)底部地面也可以適當(dāng)下挖，但必須設(shè)置污水篦子和污水井。為避免污水倒灌現(xiàn)象，渣斗區(qū)底部地面下挖深度以不大于0.5m為宜。