一文看懂所有主流污水處理廠的格柵設(shè)備
發(fā)布日期：2016-11-11 點(diǎn)擊：1341
設(shè)備對(duì)污水處理廠的正常運(yùn)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(shè)備格柵的結(jié)構(gòu)形式、工作原理、主要技術(shù)參數(shù)等。預(yù)處理系統(tǒng)的柵渣、砂粒一般會(huì)有多個(gè)產(chǎn)生源，建議設(shè)置渣斗，匯集之后統(tǒng)一外運(yùn)處理。
1 概述
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)。
2 格柵分類
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。
3 粗格柵
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。
3.1 回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)
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。
3.2 鏈?zhǔn)礁駯懦蹤C(jī)
鏈?zhǔn)礁駯懦蹤C(jī)主要有前耙式、背耙式、高鏈?zhǔn)降�，格柵由傳�?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。
3.3 抓斗式格柵除污機(jī)
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。
3.4 階梯式格柵除污機(jī)
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。
4 細(xì)格柵
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。
4.1 旋轉(zhuǎn)網(wǎng)板階梯式格柵除污機(jī)
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)
4.2 轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機(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。
5 精細(xì)格柵
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。
5.1 轉(zhuǎn)鼓膜格柵
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：
①進(jìn)水SS對(duì)膜格柵的過濾能力影響較大，這就要求其前端的細(xì)格柵裝置盡可能多的去除懸浮物質(zhì);
②高壓沖洗系統(tǒng)由于水壓太高，容易使沖洗水霧化，導(dǎo)致格柵車間的環(huán)境變差;
③受運(yùn)行原理限制，單臺(tái)設(shè)備的最大處理能力有限，對(duì)于大型的污水處理廠，設(shè)備數(shù)量較多，占地面積較大;
④柵渣含水率較高，需要單獨(dú)配備高水力負(fù)荷的壓榨機(jī)。
5.2 內(nèi)進(jìn)流式格柵
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)流式格柵除污機(jī)
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)。
5.3 網(wǎng)板式膜格柵
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。
6 格柵選型
“回轉(zhuǎn)式格柵、鏈?zhǔn)礁駯�、抓斗式格柵、階梯式格柵均屬于傳統(tǒng)的格柵形式，網(wǎng)板式格柵、轉(zhuǎn)鼓式格柵、內(nèi)進(jìn)流式格柵則屬于近年來在污水處理中應(yīng)用逐漸增多的格柵形式。
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。
7 柵渣集中處理
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。
