重磅】一文看懂所有主流污水處理廠的格柵設(shè)備

污水在進入污水處理廠二級處理構(gòu)筑物之前一般要先通過格柵進行預(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(zhì)；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(zhì)。

根據(jù)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(shè)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(zhì)，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(zhì)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(wǎng)”的小顆粒懸浮物質(zhì)，降低后續(xù)污水處理構(gòu)筑物的運行負荷。

精細格柵：主要應(yīng)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(zhì)， 避免其進入膜系統(tǒng)后在膜表面“成辮”進而導致膜組件內(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、鏈式格柵除污機、抓斗式格柵除污機、階梯式格柵除污機等。

回轉(zhuǎn)式格柵除污機一般由安裝在回轉(zhuǎn)鏈上間隔一定距離的耙齒組成，在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下，回轉(zhuǎn)鏈帶動耙齒按一定方向旋轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)后卸下。回轉(zhuǎn)式格柵除污機如圖1所示。

圖1  回轉(zhuǎn)式格柵除污機

回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)”，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(zhuǎn)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。

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(gòu)、同步鏈條、柵條等組成。機內(nèi)兩側(cè)各有一圈鏈條作同步運轉(zhuǎn)，當鏈條由除污機上部的驅(qū)動裝置帶動后，耙架受鏈條鉸結(jié)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(diào)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(chǎn)生問題；④長時間運行后齒耙的兩條驅(qū)動鏈會產(chǎn)生張緊度不一致而導致齒耙不平。

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(shè)置于載重小車上方的驅(qū)動裝置帶動小車沿軌道作平面移動，當?shù)竭_預(yù)定格柵除渣位置后，抓爪（弧形除渣齒耙）在鋼絲繩牽引下實行下行運動，當除渣齒耙抵達格柵底部時，控制系統(tǒng)關(guān)閉弧形齒耙，同時提升除渣齒耙開始撈渣，齒耙到達預(yù)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(jié)構(gòu)清污效果不佳，強制靠耙結(jié)構(gòu)易發(fā)生卡耙故障；②在鋼絲繩作用下，翻耙導軌控制機耙強制翻耙，容易出現(xiàn)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(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。

階梯式機械格柵除污由箱體、定柵條、動柵條和傳動機構(gòu)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(gòu)驅(qū)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。

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

旋轉(zhuǎn)網(wǎng)板階梯式格柵包括傾斜設(shè)置的框架型機架、安裝在框架型機架上的階梯形回轉(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(wǎng)板裝置和框架型機架下部的下導輪組成。旋轉(zhuǎn)網(wǎng)板階梯式格柵除污機如圖5所示。

圖5  旋轉(zhuǎn)網(wǎng)板階梯式格柵除污機

轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機為圓柱形結(jié)構(gòu)，安裝時柵條和水流呈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，當轉(zhuǎn)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(nèi)耙齒以一定的速度旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)鼓外側(cè)上部沿濾鼓全長設(shè)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(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)鼓式格柵除污機如圖6所示。

圖6 轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機

轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機的主要問題是：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候，難以沖洗干凈，柵渣積累，導致沖洗系統(tǒng)癱瘓。

精細格柵一般應(yīng)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(guān)”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(shè)備，常用的精細膜格柵主要有轉(zhuǎn)鼓膜格柵、內(nèi)進流式格柵除污機、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格柵中的轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機相似，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)鼓移動時落入中心的螺旋輸送機并被輸送至排渣口排出；轉(zhuǎn)鼓外側(cè)上方沿轉(zhuǎn)鼓軸線長度上設(shè)有沖洗水噴頭及尼龍刷，對轉(zhuǎn)鼓進行清洗處理。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)進流式格柵除污機由一個電機驅(qū)動的連續(xù)轉(zhuǎn)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(nèi)向外通過兩側(cè)的孔板進行雜質(zhì)過濾后流出，過濾孔板同時旋轉(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)進流式格柵除污機如圖7所示。

內(nèi)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(jié)。

網(wǎng)板式膜格柵與內(nèi)進流式格柵相似，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(zhì)、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。

表1  格柵形式選擇

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(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)計中，為節(jié)約用地，可以將細格柵、精細格柵與沉砂池合建，形成一個綜合型的格柵、沉砂池，滿足全部預(yù)處理要求。受到單臺格柵設(shè)備處理能力的限制，同時也為了滿足設(shè)備檢修、維護的需要，每一級格柵的數(shù)量一般不止1臺，對于柵渣的集中處理，可采用每一級格柵系統(tǒng)的多臺格柵共用1臺輸送機，多臺輸送機將柵渣統(tǒng)一輸送至同一個較大的渣斗中，實現(xiàn)柵渣的匯集，然后再進行集中處理、外運。

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

細格柵產(chǎn)生的柵渣含水率在80%左右，基本“成型”，可以采用輸送機輸送。對于精細格柵產(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，對于精細格柵沖洗產(chǎn)生的柵渣，首先采用柵渣壓榨機進行預(yù)脫水，然后再經(jīng)輸送機輸送至渣斗中。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的長度，另一方面，可以直接在池頂巡視、檢修渣斗頂部，避免設(shè)置獨立的渣斗爬梯。在渣斗的高度設(shè)置上，考慮渣斗的頂標高與池頂基本一致，各級格柵產(chǎn)生的柵渣通過水平輸送機、傾斜輸送機輸送至渣斗內(nèi)。預(yù)處理工段的細格柵構(gòu)筑物相對于廠區(qū)地坪較高，渣斗頂標高與池頂一致的條件下，設(shè)計需注意如下幾點：

圖8 集中處置渣斗

對于渣斗的總體高度設(shè)計，由于渣斗的有效凈高度和渣斗底部落渣口的相對高度必須保證，如果渣斗頂部標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。