移動(dòng)式格柵除污機(jī)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)

摘要：格柵除污機(jī)是污水處理廠的第一道工序，它關(guān)系著污水處理廠后續(xù)工藝的順利進(jìn)行。格柵除污機(jī)有很多種形式，本文介紹了移動(dòng)式格柵除污機(jī)的種類，設(shè)計(jì)以及國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)式；格柵除污機(jī)；設(shè)計(jì)

一、前言

近年來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，滿足了人們的生活需求，但是現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)狀況是以犧牲環(huán)境為代價(jià)的。污水處理廠的數(shù)量也在不斷增長(zhǎng)，在污水處理廠運(yùn)行當(dāng)中，格柵除污機(jī)位于處理工藝的首位，它能去除較大懸浮物，保證后續(xù)工藝安全運(yùn)行。移動(dòng)式格柵除污機(jī)以其投資少、運(yùn)行可靠、一機(jī)多用、操作方便、維護(hù)成本低等優(yōu)勢(shì)，已逐步在給排水和污水處理行業(yè)中嶄露頭角，廣泛被選擇采用。

二、簡(jiǎn)述

移動(dòng)式格柵除污機(jī)是一種用于城市給水、排水、市政水利、污水處理、城市防洪等設(shè)施處作攔截污物的清污設(shè)備，其主要作用是截取泵站進(jìn)水口的粗大垃圾等雜物，用于保護(hù)水泵及減輕后續(xù)處理負(fù)荷。

常規(guī)泵站設(shè)計(jì)中，一般在進(jìn)水口均設(shè)置固定式格柵除污機(jī)用于截取進(jìn)水中的石塊、樹(shù)枝等垃圾，當(dāng)泵站規(guī)模較大時(shí)，就出現(xiàn)了多臺(tái)并列布置的局面，固定格柵的數(shù)量多至6～8臺(tái)以上，造成工程投資大、設(shè)備利用率不高的弊端。

DGJ08-22-203《上海城市排水泵站設(shè)計(jì)規(guī)程》中提及當(dāng)格柵數(shù)量超過(guò)3組時(shí)，建議使用移動(dòng)式格柵除污機(jī)，因此，隨著泵站規(guī)模的不斷增大，移動(dòng)式格柵除污機(jī)將更多地應(yīng)用到水利工程。

移動(dòng)式格柵除污機(jī)的關(guān)鍵是平面位移的定位精度和自動(dòng)化控制水平，除污機(jī)移動(dòng)（從第一格至第二格……）、定位、清污采用了機(jī)電一體的先進(jìn)控制技術(shù)，由系統(tǒng)的P LC控制元件輔助機(jī)械動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)完成多倉(cāng)清污目的。移動(dòng)式格柵除污機(jī)關(guān)鍵部件全部設(shè)置在移動(dòng)機(jī)架上，按控制指令要求可在軌道上逐倉(cāng)直線移動(dòng)并在任一倉(cāng)格柵井的位置準(zhǔn)確定位進(jìn)行清污，除污機(jī)的耙斗采用重載結(jié)構(gòu)形式，可高效地將污物從井下截取并提升至平臺(tái)輸送設(shè)備外運(yùn)處置。

三、移動(dòng)式格柵除污機(jī)的機(jī)型

目前在我國(guó)，移動(dòng)式格柵除污機(jī)的規(guī)格品種已有多種，移動(dòng)式格柵除污機(jī)根據(jù)具體的使用特性，適用的機(jī)型主要形式有：

1、移動(dòng)式鋼絲繩牽引伸縮臂格柵除污機(jī)；

2、移動(dòng)式鋼絲繩牽引耙斗格柵除污機(jī)；

3、移動(dòng)式鋼絲繩牽引抓斗格柵除污機(jī)；

4、移動(dòng)式鋼絲繩牽引鏟抓式格柵除污機(jī)；

5、上懸移動(dòng)式自動(dòng)格柵除污機(jī)等等。

四、結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計(jì)計(jì)算

1、結(jié)構(gòu)形式

移動(dòng)式格柵除污機(jī)主要由行走機(jī)構(gòu)、耙斗、上下?tīng)恳龣C(jī)構(gòu)、翻耙機(jī)構(gòu)、水下柵條等主要部件組成?？梢苿?dòng)的行走機(jī)架為設(shè)備的核心，其包含了行走機(jī)構(gòu)、機(jī)架、移動(dòng)定位機(jī)構(gòu)、作牽引耙斗上下行走的升降機(jī)構(gòu)、耙斗開(kāi)啟或閉合的翻耙裝置等。耙斗為重載型，耙齒為裝配結(jié)構(gòu)形式，以作調(diào)整間隙用；水下柵條按后序處理工況需要可加工成等距離間隙的組合件，上部為引導(dǎo)柵渣上升的托渣板。

行走機(jī)構(gòu)采用減速電機(jī)帶動(dòng)上部機(jī)架及所有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)沿設(shè)置在平臺(tái)上的鋼軌作平面位移，并利用數(shù)字模塊及感應(yīng)控制技術(shù)保證設(shè)備移動(dòng)至規(guī)定的位置后精確就位。通過(guò)鋼絲繩傳動(dòng)將耙斗沿柵條下行，當(dāng)?shù)诌_(dá)井底時(shí)，高程控制系統(tǒng)指令升降電機(jī)停機(jī)，此時(shí)翻耙機(jī)構(gòu)動(dòng)作，當(dāng)耙斗到達(dá)規(guī)定的合耙角度時(shí)，控制系統(tǒng)指令翻耙機(jī)構(gòu)停機(jī)，同時(shí)指令升降機(jī)構(gòu)。將沉積于井底的垃圾及漂浮物撈出，耙斗到達(dá)機(jī)架卸料口時(shí)，設(shè)置在機(jī)架上方的刮板隨耙斗的移動(dòng)而徐徐將污物刮入隨機(jī)行走的垃圾儲(chǔ)物小車內(nèi)（亦可設(shè)置螺旋壓榨機(jī)），此時(shí)單次清污工作完成。根據(jù)污物量的多少，控制箱的PLC元件可設(shè)定每一倉(cāng)的清污循環(huán)工作次數(shù)。當(dāng)?shù)谝粋}(cāng)清污工作完畢后，控制系統(tǒng)將指令除污機(jī)的移動(dòng)行走機(jī)構(gòu)進(jìn)入第二倉(cāng)的正確位置進(jìn)行上述清污工作，依此類推，直至完成所有倉(cāng)位的清污工作。

2、主要構(gòu)件計(jì)算

（一）耙污量及耙污頻率計(jì)算

①柵渣量Wd=QmaxW186400/（K1）（k g）

式中：Qma x———最大通過(guò)污水量（m3/s）

W 1———柵渣量，每1000 m3污水中，當(dāng)柵片凈距為30～50 mm 時(shí)，渣量為0。03～0。01（m 3）

K1———生活污水流量總變化系數(shù)=1.20

②除污頻率Wh（每小時(shí)渣量）=Wd/24（kg/h）

n（每小時(shí)耙污次數(shù)）=Wh/Q污（次）

式中：Q污———每次耙污量=300kg（按2 m耙寬計(jì)）

（二）耙斗牽引力計(jì)算

T（牽引力）=k（P1+fμ）（kg）

P1（下滑力）=（∑W-Ff）sinα（kg）

式中：∑W———耙斗截污時(shí)垂直總重=W1+W2（kg）

W1———耙斗裝置自重（kg）

W2———污物重量（kg）

Ff———浮力（kg）

α———格柵安裝角（°）

fμ———耙斗和污物提升時(shí)的摩阻力=μP2（kg）

μ———牽引摩擦系數(shù)=0.5

P2———耙斗和污物對(duì)柵條的法向推力=∑Wcosα（kg）

k———計(jì)算系數(shù)（考慮耙斗牽引時(shí)其他阻力增加）=1.5

（三）牽引功率計(jì)算

N1=T V/（6120η總）（k W）

式中：V———耙斗升降速度（m/min）

η總———總傳動(dòng)效率=η1η2η3

η1———牽引減速機(jī)傳動(dòng)效率

η2———傳動(dòng)系統(tǒng)軸承總效率

η3———繩筒與滑輪效率

（四）翻耙功率計(jì)算

N2=nM/974 00/η（kW）

式中：n———翻耙減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速（r/min）

M———轉(zhuǎn)臂力矩（kg.cm）

η———翻耙傳動(dòng)效率=0.7

（五）行駛功率計(jì)算

N3=∑PV行/6120/η（k W）

式中：∑P———P行+P風(fēng)（kg）

P行———行駛阻力=1.3Q（μd+2K）/D（kg）

Q———行走機(jī)架及設(shè)備重量（kg）

μ———行走軸承滾動(dòng)摩擦系數(shù)

d———輪軸直徑（cm）

K———車輪滾動(dòng)摩擦力臂=0.1（cm）

D———車輪直徑（cm）

P風(fēng)———風(fēng)壓阻力=qAC（kg）

Q———基本風(fēng)壓（按沿海地區(qū)考慮）=15（kg/m 2）

A———機(jī)架移動(dòng)部分有效迎風(fēng)面積=kA，（m2）

k———機(jī)架結(jié)構(gòu)型式迎風(fēng)面的充滿系數(shù)=0.5

A’———機(jī)架外部輪廓垂直于迎風(fēng)面的面積（m2）

C———機(jī)架體型系數(shù)

V行———行駛速度（m/min）

η———行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率=0.5

五、移動(dòng)式格柵除污機(jī)的應(yīng)用

水處理專用機(jī)械設(shè)備包括攔污機(jī)械、除砂及刮泥機(jī)械、曝氣及攪拌設(shè)備、濃縮脫水設(shè)備、加藥消毒設(shè)備、沼氣利用設(shè)備、氧化脫鹽設(shè)備、污泥后處置設(shè)備等。經(jīng)過(guò)十幾年的不斷開(kāi)發(fā)，形成了型式多樣、規(guī)格繁多的局面，大致歸納為如下幾種類型：一種是大型取水構(gòu)筑物如電廠取水口使用的大型格柵，清污方式有鏈傳動(dòng)齒耙式、移動(dòng)式和旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)式，多為仿造西歐、蘇聯(lián)和日本等國(guó)產(chǎn)品。另一種是用于城市水廠的中等規(guī)格的格柵，清污方式有鏈條齒耙、鋼絲繩齒耙、伸縮臂式、移動(dòng)式等。再一種類型為