污水处理设备之格栅解读

  格栅的结构及形式、工作原理、主要技术参数等。预处理系统的栅渣、砂粒一般会有多个产生源，建议设置渣斗，汇集之后统一外运处理。

  污水在进入污水处理厂二级处理构筑物之前一般要先通过格栅进行预处理，目的是尽量去除那些在性质上或大小上不利于后续处理的物质。当污水二级处理工艺采用传统工艺(主要是指AAO、氧化沟、SBR三大类工艺及其改进工艺)时，格栅系统主要是分离取出较粗大物质;当采用更先进的工艺(主要指MBR膜处理工艺)时，对格栅提出了更高的分离要求，还需要去除毛发等细小纤维物质。

  粗格栅：机械清渣时，过滤精度常采用16～25mm，人工清渣时采用25～40mm。目前，绝大部分的污水处理厂都采用机械清渣，自动化程度高，操作人员劳动强度低;人工清渣方式只在小型污水处理站(通常以2000m3/d为界)使用。粗格栅一般设置在进水泵房之前，主要用以去除较大尺寸的漂浮、悬浮物质，保护水泵运行，避免叶轮缠绕、堵塞等事故，同时，部分粗大物质的去除也能够大大降低后续格栅系统的运行负荷。

  细格栅：过滤精度常采用2～15mm，机械清渣，配合粗格栅使用，主要用以去除粗格栅“漏网”的小颗粒悬浮物质，降低后续污水处理构筑物的运行负荷。

  精细格栅：主要使用在于先进的MBR膜处理工艺，过滤精度常采用 0.5mm、 0.75 mm 、 1.0mm 三种，主要用以去除毛发等细小纤维物质， 避免其进入膜系统后在膜表面“成辫”进而导致膜组件内发生板结，甚至部分膜组件失效。

  常用的粗格栅最重要的包含：回转式格栅除污机、链式格栅除污机、抓斗式格栅除污机、阶梯式格栅除污机等。

  回转式格栅除污机一般由安装在回转链上间隔一定距离的耙齿组成，在驱动装置的驱动下，回转链带动耙齿按一定方向旋转，在迎水面耙齿由下向上运动将水中漂浮物捞出至顶端翻转后卸下。回转式格栅除污机如图1所示。

  回转式格栅除污机的主体问题是：①格栅耙池一般会用尼龙材料，易变形，单轴上尼龙耙池之间的水平间隙难以均匀，导致出水漏渣率高，给后续工艺造成较大负荷;②为保证格栅链条能够“回转”，在格栅机械部件的下端需要留出足够的安全距离，在该位置处，水流直接穿透，不能得到格栅的过滤处理;③回转耙池由链条串起，环环相扣，移动部件非常多，要换掉耙池时，链条需要逐级打开，维修工作量很大。

  链式格栅除污机主要有前耙式、背耙式、高链式等，格栅由传动装置、框架、除污耙、撇渣机构、同步链条、栅条等组成。机内两侧各有一圈链条作同步运转，当链条由除污机上部的驱动装置带动后，耙架受链条铰结点和导轨的约束作平面运动，当耙板运动到除渣口部位时，除渣装置在重力作用下，把耙板上的污物铲刮到除渣口 ，落至垃圾筒或栅渣小车中。链式格栅除污机如图2所示。

  前耙式、背耙式这两种格栅的主体问题是：①水下有传动部件，传动轴承容易被缠绕;②链条运行一段时间后链节伸长，间隙增大，需要及时来维护，张紧调节，否则链条与传动轮会脱开，发生掉链故障;③由于水下有传动部件，当格栅渠道水深较深时，维护保养难度很大。

  高链式格栅除污机的主体问题是：①格栅底部的从动链轮虽然安装在液位以上，但当进水液位波动较大时也会被淹没;②进水液位较深时，耙臂悬出长度大;③格栅渠道较宽时，机耙的整体刚性差，运行易产生问题;④长时间运行后齿耙的两条驱动链会产生张紧度不一致而导致齿耙不平。

  抓斗式格栅除污机一般由悬挂单轨系统、载重小车、抓爪装置和格栅栅条四部分所组成。运行时通过设置于载重小车上方的驱动装置带动小车沿轨道作平面移动，当到达预定格栅除渣位置后，抓爪(弧形除渣齿耙)在钢丝绳牵引下实行下行运动，当除渣齿耙抵达格栅底部时，控制管理系统关闭弧形齿耙，同时提升除渣齿耙开始捞渣，齿耙到达预定提升高度后指令载重小车移动至指定点卸污。其特点是多道格栅可仅用一个抓爪除污且无需栅渣输送机。抓斗式格栅除污机如图3所示。

  抓斗式格栅除污机的主体问题是：①重力靠耙结构清污效果不佳，强制靠耙结构易发生卡耙故障;②在钢丝绳作用下，翻耙导轨控制机耙强制翻耙，有可能会出现翻耙死点;③尽管配有防乱扣装置，但钢丝绳卷筒仍有可能会出现乱扣现象;④由于钢丝绳是柔性的，如果格栅发生污物卡住现象，钢丝绳易偏载，造成机耙歪斜卡死;⑤对于雨污合流制排水体制的污水，在暴雨水量激增时，栅渣量突增，但格栅抓爪清污是按照渠道顺序进行，导致发生抓爪清污不及时、格栅被堵塞的状况;如果暴雨导致水位增加过大，抓爪下降时可能会因为水流冲击而无法就位。

  阶梯式机械格栅除污由箱体、定栅条、动栅条和传动机构组成，因其在过滤时过滤面呈“阶梯状”而得名。箱体倾斜安装于入水口处，动栅条安装在定栅条下方，栅条布置成阶梯形，动栅条交叉插入定栅条并可由传动机构驱动由下至上、由后至前周期运动，从而将水中漂浮物逐阶上推到污物出口。阶梯式格栅除污机如图4所示。

  阶梯式格栅除污机的主体问题是：动、静栅条容易因卡阻而变形，不适合有效水深较深的格栅渠道。

  旋转网板阶梯式格栅包括倾斜设置的框架型机架、安装在框架型机架上的阶梯形回转体系、转刷装置和冲洗装置。阶梯形回转体系由框架型机架上部的与主轴主链轮装配在一起的减速机、框架型机架中部的链条网板装置和框架型机架下部的下导轮组成。旋转网板阶梯式格栅除污机如图5所示。

  转鼓式格栅除污机为圆柱形结构，安装时栅条和水流呈35°角。转鼓格栅的工作原理是污水从圆柱状转鼓的前端流入，经转鼓侧面的栅缝流出，污水中的栅渣则被截留在鼓栅内侧的栅条上，当转鼓截留的栅渣积累到一定量、格栅前后液位差达到限定值，外鼓或内耙齿以一定的速度旋转，在转鼓外侧上部沿滤鼓全长设置的清洗滤嘴同时启动，冲洗水将栅渣清除至格栅中央的螺旋输送槽内，经内置的螺旋压榨装置将栅渣压榨脱水，固体含量可达到35%~40%，然后落入垃圾筒或栅渣小车中。转鼓式格栅除污机如图6所示。

  转鼓式格栅除污机的主体问题是：①受转鼓直径和倾角限制，过流能力有限;②格栅冲洗采用高压水透射转鼓栅条，在栅渣积累较多的时候，难以冲洗干净，栅渣积累，导致冲洗系统瘫痪。

  精细格栅一般应用于MBR膜处理工艺中，是对前端细格栅功能的补充和强化，通常作为膜保护的“把关”措施，是对膜元件保护的最后屏障，通常也称之为精细膜格栅。在MBR工艺中，精细膜格栅是最重要的格栅设备，常用的精细膜格栅主要有转鼓膜格栅、内进流式格栅除污机、网板式膜格栅等。

  转鼓膜格栅的结构及形式和工作原理与细格栅中的转鼓式格栅除污机相似，但与其相比，滤鼓是由不锈钢丝网制造，过滤精度有0.5mm、0.75mm、1.0mm三种，转鼓直径780~2600mm。根据格栅的安装角度，可分为倾斜式转鼓膜格栅和水平式转鼓膜格栅，倾斜式转鼓膜格栅安装角度35°左右，水平式转鼓膜格栅也并不是完全水平，约呈5°左右的倾斜，主要是为便于栅渣的排出。

  其工作原理是：污水由转鼓前端流入内部，通过转鼓表面的网孔流进转鼓箱体下方的水槽内，转鼓内表面被分离的栅渣随转鼓移动时落入中心的螺旋输送机并被输送至排渣口排出;转鼓外侧上方沿转鼓轴线长度上设有冲洗水喷头及尼龙刷，对转鼓进行清理洗涤处理。转鼓膜格栅除了中压冲洗水系统外，还需配置一套高压冲洗水系统，高压冲洗水的冲洗压力为120~150bar。

  ①进水SS对膜格栅的过滤能力影响较大，这就要求其前端的细格栅装置尽可能多的去除悬浮物质;

  ③受运行原理限制，单台设备的最大解决能力有限，对于大型的污水处理厂，设备数量较多，占地面积较大;

  内进流式格栅除污机由一个电机驱动的连续转动的孔板放置于一个固定框架中形成，待过滤的污水从格栅中部开口进入，从内向外通过两侧的孔板进行杂质过滤后流出，过滤孔板同时旋转，淤积在孔板内侧的杂质被孔板上的提升板提升至顶部栅渣排放区，并被冲洗水冲洗至栅渣收集槽中，由内置的螺旋输送装置导出。过滤孔板的材质主要有两种，一种是不锈钢孔板，另一种是工程塑料。内进流式格栅除污机如图7所示。

  内进流式格栅的主体问题是：由于过滤孔一般均由机械冲击形成，孔边缘会有一些较小的毛刺，过滤的栅渣纤维容易形成回穿搭桥，造成过滤孔板的堵塞板结。

  网板式膜格栅与内进流式格栅相似，但其滤板一般由不锈钢丝网制造，过滤精度一般不大于1mm。这种格栅的过水能力与格栅的淹没深度有关，渠道比倾斜式转鼓膜格栅深，占地面积较小。网板式膜格栅除了中压冲洗水系统外，也需配置一套高压水冲洗系统，高压冲洗水的冲洗压力在100bar以上。

  “回转式格栅、链式格栅、抓斗式格栅、阶梯式格栅均属于传统的格栅形式，网板式格栅、转鼓式格栅、内进流式格栅则属于近年来在污水处理中应用逐渐增多的格栅形式。

  精细格栅主要是配套MBR膜处理工艺使用，作为膜的保护的方法。格栅形式的选择及过滤精度的确定需要考虑进水水质、场地条件、处理工艺等影响因素。建议的格栅选型如表1所示。

  格栅系统一般来说包括粗格栅、细格栅两级，在MBR膜处理工艺中，还含有精细膜格栅，都会产生栅渣。污水处理厂预处理系统沉砂池产生的固体砂砾一般也作为固体垃圾与栅渣一起处理。

  在预处理系统模块设计中，为节约用地，可以将细格栅、精细格栅与沉砂池合建，形成一个综合型的格栅、沉砂池，满足全部预处理要求。受到单台格栅设备解决能力的限制，同时也为满足设备检修、维护的需要，每一级格栅的数量一般不止1台，对于栅渣的集中处理，可采用每一级格栅系统的多台格栅共用1台输送机，多台输送机将栅渣统一输送至同一个较大的渣斗中，实现栅渣的汇集，然后再进行集中处理、外运。

  同时，沉砂池配套的砂水分离器也会分离出固体砂砾，有条件的情况下，砂粒也能够最终靠输送机输送至渣斗，实现全部预处理系统栅渣、砂粒的集中处理。对于渣斗的设置，主要有如下注意事项.

  细格栅产生的栅渣含水率在80%左右，基本“成型”，能够使用输送机输送。对于精细格栅产生的栅渣，由于格栅孔径较小，冲洗方式选用“中压冲洗+高压冲洗”联合冲洗方式，冲洗水量较大，同等条件下，绝干栅渣量比较小，冲洗产生的栅渣含水率较高，一般在90%左右，呈“流态”，在此条件下，对于精细格栅冲洗产生的栅渣，首先采用栅渣压榨机进行预脱水，然后再经输送机输送至渣斗中。沉砂池砂水分离器分离出的砂粒，可以立即进入渣斗。

  渣斗的平面位置一般临近预处理系统，一方面能够减少栅渣输送机的长度，另一方面，可以直接在池顶巡视、检修渣斗顶部，避免设置独立的渣斗爬梯。在渣斗的高度设置上，考虑渣斗的顶标高与池顶基本一致，各级格栅产生的栅渣通过水平输送机、倾斜输送机输送至渣斗内。预处理工段的细格栅构筑物相对于厂区地坪较高，渣斗顶标高与池顶一致的条件下，设计需注意如下几点：

  “①渣斗顶部巡视、检修通道;②保证渣斗有效高度;③渣斗底部落渣口高度需满足栅渣落入运输车的高度要求。渣斗收集多处栅渣如图8所示。

  对于渣斗的总体高度设计，由于渣斗的有效净高度和渣斗底部落渣口的相对高度必须保证，如果渣斗顶部标高与池顶持平仍不能满足要求，可考虑将渣斗顶部抬高。渣斗区底部地面也可以适当下挖，但必须设置污水篦子和污水井。为避免污水倒灌现象，渣斗区底部地面下挖深度以不大于0.5m为宜。

  2)格栅过滤精度的选择主要考虑工艺需求，在先进的MBR膜生物处理工艺中，精细膜格栅的处理效果非常重要。

  3)预处理系统的栅渣、砂粒一般会有多个产生源，有条件的情况下，建议设置集中处置渣斗，汇集之后统一外运处理。

  格栅系统一般包括粗格栅、细格栅两级，在MBR膜处理工艺中，还含有精细膜格栅，都会产生栅渣。污水处理厂预处理系统沉砂池产生的固体砂砾一般也作为固体垃圾与栅渣一起处理。

  在预处理系统设计中，为节约用地，可以将细格栅、精细格栅与沉砂池合建，形成一个综合型的格栅、沉砂池，满足全部预处理要求。受到单台格栅设备处理能力的限制，同时也为了满足设备检修、维护的需要，每一级格栅的数量一般不止1台，对于栅渣的集中处理，可采用每一级格栅系统的多台格栅共用1台输送机，多台输送机将栅渣统一输送至同一个较大的渣斗中，实现栅渣的汇集，然后再进行集中处理、外运。

  同时，沉砂池配套的砂水分离器也会分离出固体砂砾，有条件的情况下，砂粒也可以通过输送机输送至渣斗，实现全部预处理系统栅渣、砂粒的集中处理。对于渣斗的设置，主要有如下注意事项.

  细格栅产生的栅渣含水率在80%左右，基本“成型”，可以采用输送机输送。对于精细格栅产生的栅渣，由于格栅孔径较小，冲洗方式采用“中压冲洗+高压冲洗”联合冲洗方式，冲洗水量较大，同等条件下，绝干栅渣量相对较小，冲洗产生的栅渣含水率较高，一般在90%左右，呈“流态”，在此条件下，对于精细格栅冲洗产生的栅渣，首先采用栅渣压榨机进行预脱水，然后再经输送机输送至渣斗中。沉砂池砂水分离器分离出的砂粒，可以直接进入渣斗。

  渣斗的平面位置一般临近预处理系统，一方面能够大大减少栅渣输送机的长度，另一方面，可以直接在池顶巡视、检修渣斗顶部，避免设置独立的渣斗爬梯。在渣斗的高度设置上，考虑渣斗的顶标高与池顶基本一致，各级格栅产生的栅渣通过水平输送机、倾斜输送机输送至渣斗内。预处理工段的细格栅构筑物相对于厂区地坪较高，渣斗顶标高与池顶一致的条件下，设计需注意如下几点：

  “①渣斗顶部巡视、检修通道;②保证渣斗有效高度;③渣斗底部落渣口高度需满足栅渣落入运输车的高度要求。渣斗收集多处栅渣如图8所示。

  链式格栅除污机主要有前耙式、背耙式、高链式等，格栅由传动装置、框架、除污耙、撇渣机构、同步链条、栅条等组成。机内两侧各有一圈链条作同步运转，当链条由除污机上部的驱动装置带动后，耙架受链条铰结点和导轨的约束作平面运动，当耙板运动到除渣口部位时，除渣装置在重力作用下，把耙板上的污物铲刮到除渣口 ，落至垃圾筒或栅渣小车中。链式格栅除污机如图2所示。