一文看懂所有主流污水處理廠的格柵設備
發(fā)布日期：2016-11-11 點擊：1370
設備對污水處理廠的正常運行起著非常重要的作用，本文主要介紹各種不同污水處理設備格柵的結構形式、工作原理、主要技術參數等。預處理系統(tǒng)的柵渣、砂粒一般會有多個產生源，建議設置渣斗，匯集之后統(tǒng)一外運處理。
1 概述
污水在進入污水處理廠二級處理構筑物之前一般要先通過格柵進行預處理，目的是盡量去除那些在性質上或大小上不利于后續(xù)處理的物質。當污水二級處理工藝采用傳統(tǒng)工藝(主要是指AAO、氧化溝、SBR三大類工藝及其改進工藝)時，格柵系統(tǒng)主要是分離取出較粗大物質;當采用更先進的工藝(主要指MBR膜處理工藝)時，對格柵提出了更高的分離要求，還需要去除毛發(fā)等細小纖維物質。
2 格柵分類
根據格柵的過濾精度，一般分為三類。
粗格柵：機械清渣時，過濾精度常采用16～25mm，人工清渣時采用25～40mm。目前，絕大部分的污水處理廠都采用機械清渣，自動化程度高，操作人員勞動強度低;人工清渣方式只在小型污水處理站(通常以2000m3/d為界)使用。粗格柵一般設置在進水泵房之前，主要用以去除較大尺寸的漂浮、懸浮物質，保護水泵運行，避免葉輪纏繞、堵塞等事故，同時，部分粗大物質的去除也能夠有效降低后續(xù)格柵系統(tǒng)的運行負荷。
細格柵：過濾精度常采用2～15mm，機械清渣，配合粗格柵使用，主要用以去除粗格柵“漏網”的小顆粒懸浮物質，降低后續(xù)污水處理構筑物的運行負荷。
精細格柵：主要應用于先進的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)等細小纖維物質， 避免其進入膜系統(tǒng)后在膜表面“成辮”進而導致膜組件內發(fā)生板結，甚至部分膜組件失效。
3 粗格柵
常用的粗格柵主要包括：回轉式格柵除污機、鏈式格柵除污機、抓斗式格柵除污機、階梯式格柵除污機等。
3.1 回轉式格柵除污機
回轉式格柵除污機一般由安裝在回轉鏈上間隔一定距離的耙齒組成，在驅動裝置的驅動下，回轉鏈帶動耙齒按一定方向旋轉，在迎水面耙齒由下向上運動將水中漂浮物撈出至頂端翻轉后卸下�；剞D式格柵除污機如圖1所示。
‘圖1 回轉式格柵除污機’
回轉式格柵除污機的主要問題是：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，導致出水漏渣率高，給后續(xù)工藝造成較大負荷;②為保證格柵鏈條能夠“回轉”，在格柵機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回轉耙池由鏈條串起，環(huán)環(huán)相扣，移動部件非常多，需要更換耙池時，鏈條需要逐級打開，維修工作量很大。
3.2 鏈式格柵除污機
鏈式格柵除污機主要有前耙式、背耙式、高鏈式等，格柵由傳動裝置、框架、除污耙、撇渣機構、同步鏈條、柵條等組成。機內兩側各有一圈鏈條作同步運轉，當鏈條由除污機上部的驅動裝置帶動后，耙架受鏈條鉸結點和導軌的約束作平面運動，當耙板運動到除渣口部位時，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。鏈式格柵除污機如圖2所示。
圖2 鏈式格柵除污機
前耙式、背耙式這兩種格柵的主要問題是：①水下有傳動部件，傳動軸承容易被纏繞;②鏈條運行一段時間后鏈節(jié)伸長，間隙增大，需要及時進行維護，張緊調節(jié)，否則鏈條與傳動輪會脫開，發(fā)生掉鏈故障;③由于水下有傳動部件，當格柵渠道水深較深時，維護保養(yǎng)難度很大。
高鏈式格柵除污機的主要問題是：①格柵底部的從動鏈輪雖然安裝在液位以上，但當進水液位波動較大時也會被淹沒;②進水液位較深時，耙臂懸出長度大;③格柵渠道較寬時，機耙的整體剛性差，運行容易產生問題;④長時間運行后齒耙的兩條驅動鏈會產生張緊度不一致而導致齒耙不平。
3.3 抓斗式格柵除污機
抓斗式格柵除污機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。運行時通過設置于載重小車上方的驅動裝置帶動小車沿軌道作平面移動，當到達預定格柵除渣位置后，抓爪(弧形除渣齒耙)在鋼絲繩牽引下實行下行運動，當除渣齒耙抵達格柵底部時，控制系統(tǒng)關閉弧形齒耙，同時提升除渣齒耙開始撈渣，齒耙到達預定提升高度后指令載重小車移動至指定點卸污。其特點是多道格柵可僅用一個抓爪除污且無需柵渣輸送機。抓斗式格柵除污機如圖3所示。
圖3 抓斗式格柵除污機
抓斗式格柵除污機的主要問題是：①重力靠耙結構清污效果不佳，強制靠耙結構易發(fā)生卡耙故障;②在鋼絲繩作用下，翻耙導軌控制機耙強制翻耙，容易出現翻耙死點;③盡管配有防亂扣裝置，但鋼絲繩卷筒仍容易出現亂扣現象;④由于鋼絲繩是柔性的，如果格柵發(fā)生污物卡住現象，鋼絲繩易偏載，造成機耙歪斜卡死;⑤對于雨污合流制排水體制的污水，在暴雨水量激增時，柵渣量突增，但格柵抓爪清污是按照渠道順序進行，導致發(fā)生抓爪清污不及時、格柵被堵塞的狀況;如果暴雨導致水位增加過大，抓爪下降時可能會因為水流沖擊而無法就位。
3.4 階梯式格柵除污機
階梯式機械格柵除污由箱體、定柵條、動柵條和傳動機構組成，因其在過濾時過濾面呈“階梯狀”而得名。箱體傾斜安裝于入水口處，動柵條安裝在定柵條下方，柵條布置成階梯形，動柵條交叉插入定柵條并可由傳動機構驅動由下至上、由后至前周期運動，從而將水中漂浮物逐階上推到污物出口。階梯式格柵除污機如圖4所示。
圖4 階梯式格柵除污機
階梯式格柵除污機的主要問題是：動、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。
4 細格柵
常用的細格柵包括：旋轉網板階梯式格柵除污機、轉鼓式格柵除污機等。
4.1 旋轉網板階梯式格柵除污機
旋轉網板階梯式格柵包括傾斜設置的框架型機架、安裝在框架型機架上的階梯形回轉體系、轉刷裝置和沖洗裝置。階梯形回轉體系由框架型機架上部的與主軸主鏈輪裝配在一起的減速機、框架型機架中部的鏈條網板裝置和框架型機架下部的下導輪組成。旋轉網板階梯式格柵除污機如圖5所示。
圖5 旋轉網板階梯式格柵除污機
4.2 轉鼓式格柵除污機
轉鼓式格柵除污機為圓柱形結構，安裝時柵條和水流呈35°角。轉鼓格柵的工作原理是污水從圓柱狀轉鼓的前端流入，經轉鼓側面的柵縫流出，污水中的柵渣則被截留在鼓柵內側的柵條上，當轉鼓截留的柵渣積累到一定量、格柵前后液位差達到限定值，外鼓或內耙齒以一定的速度旋轉，在轉鼓外側上部沿濾鼓全長設置的清洗濾嘴同時啟動，沖洗水將柵渣清除至格柵中央的螺旋輸送槽內，經內置的螺旋壓榨裝置將柵渣壓榨脫水，固體含量可達到35%~40%，然后落入垃圾筒或柵渣小車中。轉鼓式格柵除污機如圖6所示。
圖6 轉鼓式格柵除污機
轉鼓式格柵除污機的主要問題是：①受轉鼓直徑和傾角限制，過流能力有限;②格柵沖洗采用高壓水透射轉鼓柵條，在柵渣積累較多的時候，難以沖洗干凈，柵渣積累，導致沖洗系統(tǒng)癱瘓。
5 精細格柵
精細格柵一般應用于MBR膜處理工藝中，是對前端細格柵功能的補充和強化，通常作為膜保護的“把關”措施，是對膜元件保護的最后屏障，通常也稱之為精細膜格柵。在MBR工藝中，精細膜格柵是最重要的格柵設備，常用的精細膜格柵主要有轉鼓膜格柵、內進流式格柵除污機、網板式膜格柵等。
5.1 轉鼓膜格柵
轉鼓膜格柵的結構形式和工作原理與細格柵中的轉鼓式格柵除污機相似，但與其相比，濾鼓是由不銹鋼絲網制造，過濾精度有0.5mm、0.75mm、1.0mm三種，轉鼓直徑780~2600mm。根據格柵的安裝角度，可分為傾斜式轉鼓膜格柵和水平式轉鼓膜格柵，傾斜式轉鼓膜格柵安裝角度35°左右，水平式轉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：污水由轉鼓前端流入內部，通過轉鼓表面的網孔流進轉鼓箱體下方的水槽內，轉鼓內表面被分離的柵渣隨轉鼓移動時落入中心的螺旋輸送機并被輸送至排渣口排出;轉鼓外側上方沿轉鼓軸線長度上設有沖洗水噴頭及尼龍刷，對轉鼓進行清洗處理。轉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。
轉鼓膜格柵的主要問題是：
①進水SS對膜格柵的過濾能力影響較大，這就要求其前端的細格柵裝置盡可能多的去除懸浮物質;
②高壓沖洗系統(tǒng)由于水壓太高，容易使沖洗水霧化，導致格柵車間的環(huán)境變差;
③受運行原理限制，單臺設備的最大處理能力有限，對于大型的污水處理廠，設備數量較多，占地面積較大;
④柵渣含水率較高，需要單獨配備高水力負荷的壓榨機。
5.2 內進流式格柵
內進流式格柵除污機由一個電機驅動的連續(xù)轉動的孔板放置于一個固定框架中形成，待過濾的污水從格柵中部開口進入，從內向外通過兩側的孔板進行雜質過濾后流出，過濾孔板同時旋轉，淤積在孔板內側的雜質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，由內置的螺旋輸送裝置導出。過濾孔板的材質主要有兩種，一種是不銹鋼孔板，另一種是工程塑料。內進流式格柵除污機如圖7所示。
內進流式格柵除污機
內進流式格柵的主要問題是：由于過濾孔一般均由機械沖擊形成，孔邊緣會有一些較小的毛刺，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。
5.3 網板式膜格柵
網板式膜格柵與內進流式格柵相似，但其濾板一般由不銹鋼絲網制造，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，渠道比傾斜式轉鼓膜格柵深，占地面積較小。網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。
6 格柵選型
“回轉式格柵、鏈式格柵、抓斗式格柵、階梯式格柵均屬于傳統(tǒng)的格柵形式，網板式格柵、轉鼓式格柵、內進流式格柵則屬于近年來在污水處理中應用逐漸增多的格柵形式。
精細格柵主要是配套MBR膜處理工藝使用，作為膜的保護措施。格柵形式的選擇及過濾精度的確定需要綜合考慮進水水質、場地條件、處理工藝等影響因素。建議的格柵選型如表1所示。
7 柵渣集中處理
格柵系統(tǒng)一般包括粗格柵、細格柵兩級，在MBR膜處理工藝中，還含有精細膜格柵，都會產生柵渣。污水處理廠預處理系統(tǒng)沉砂池產生的固體砂礫一般也作為固體垃圾與柵渣一起處理。
