孔板格柵在污水廠MBR 工藝預(yù)處理段中的應(yīng)用

張雁佳，嚴(yán) 勇，李土雄

（深圳市水務(wù)（集團(tuán)）有限公司羅芳水質(zhì)凈化廠，廣東深圳 518000）

0 引言

近年來，隨著國(guó)家對(duì)污水廠出廠水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求的提高，越來越多污水廠提標(biāo)改造使用了MBR（Membrane Bio-Reactor，膜生物反應(yīng)器）工藝，該工藝對(duì)預(yù)處理段垃圾攔截率要求很高。孔板格柵具有較小的過濾精度和較強(qiáng)的垃圾攔截能力，被廣泛應(yīng)用于MBR 工藝中。介紹并分析南方某污水廠MBR 工藝預(yù)處理段中孔板格柵的使用情況，針對(duì)出現(xiàn)的問題提出改造方案，為孔板格柵在南方污水廠的設(shè)計(jì)選型提供借鑒。

1 孔板格柵結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理

孔板格柵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要由固定框架、帶孔柵板、密封系統(tǒng)、電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)組成[1]，如圖1 所示。一般情況下，孔板格柵需與壓榨機(jī)、增壓泵配套使用。

孔板格柵安裝時(shí)，柵板方向平行于水流方向。工作時(shí)，污水從格柵中間流入，通過兩側(cè)柵板上的通孔流出，進(jìn)入后續(xù)處理單元。此時(shí)，被攔截在設(shè)備內(nèi)部的柵渣，通過柵板不斷回轉(zhuǎn)提升。同時(shí)，增壓泵為噴淋系統(tǒng)提供合適壓力的沖洗水，將柵板上的垃圾沖洗掉入溜渣槽并輸送至壓榨機(jī)處理。

圖1 孔板格柵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2 工程概況

南方某污水廠提標(biāo)改造后采用BNR-MBR（生物營(yíng)養(yǎng)鹽去除——膜生物反應(yīng)器）處理工藝，設(shè)計(jì)處理水量40 萬噸/天，出水標(biāo)準(zhǔn)為地表水準(zhǔn)Ⅳ類（TN 除外）。工藝流程見圖2。

該廠預(yù)處理段粗格柵使用2臺(tái)20 mm 柵距的鋼絲繩式回轉(zhuǎn)格柵，細(xì)格柵使用8 臺(tái)5 mm 孔徑的非金屬式孔板格柵（6 用2備），精細(xì)格柵使用12 臺(tái)1 mm孔徑的非金屬式孔板格柵（10 用2 備），孔板格柵均配套合適的壓榨機(jī)及增壓泵。通過多道格柵與沉淀池的配合，預(yù)處理段強(qiáng)有力地?cái)r截了來水的垃圾，為MBR 工藝順利運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

圖2 南方某污水廠工藝流程

3 實(shí)際運(yùn)行情況

3.1 孔板格柵截留能力強(qiáng)

細(xì)格柵、精細(xì)格柵能有效攔截直徑大于柵板孔徑的固體顆粒或絮狀物，壓榨機(jī)出渣量大。與傳統(tǒng)格柵相比，孔板格柵截留能力強(qiáng)，具有高效的懸浮物去除效率和過水效率。以1.0 mm 柵隙為例，直徑1.0 mm 的圓形孔眼實(shí)際過水面積為邊長(zhǎng)1.0 mm的方形格網(wǎng)過水面積的78.5%，因此，孔板格柵具有更為優(yōu)越的截留能力[2]。

3.2 孔板格柵需要穩(wěn)定的中壓沖洗水

孔板格柵運(yùn)行時(shí)，電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)?xùn)虐宀粩嗷匦嵘?，垃圾被攔截在柵板內(nèi)表面，增壓泵需為噴淋系統(tǒng)提供大于0.6 MPa的穩(wěn)定沖洗水，才能將柵孔纏繞或覆蓋的垃圾沖洗掉，保證柵板潔凈。若噴淋系統(tǒng)水壓或水量不足，柵板沖洗不干凈，易導(dǎo)致纖維纏繞、垃圾堵塞柵孔，格柵過水效率下降。因此，穩(wěn)定的中壓沖洗水對(duì)格柵運(yùn)行具有重要的作用。

3.3 細(xì)格柵密封件和鏈條磨損嚴(yán)重

南方某污水廠來水含大量砂石，預(yù)處理段細(xì)格柵能將大部分砂石撈除，未被撈除的砂粒隨著格柵運(yùn)轉(zhuǎn)不斷磨損密封件和鏈條。一旦鏈條磨斷，格柵柵框極易脫落或卡死，導(dǎo)致多塊柵板柵框變形。同時(shí)，密封件磨損后，密封系統(tǒng)出現(xiàn)缺口造成大量垃圾泄漏，后端工藝設(shè)備運(yùn)行異常導(dǎo)致故障頻發(fā)。為解決垃圾泄漏問題、保護(hù)格柵，細(xì)格柵約2 個(gè)季度需更換整套密封件、2 年需更換磨損的鏈條，維修成本高。

3.4 精細(xì)格柵過水不暢

精細(xì)格柵柵板孔徑只有1 mm，能有效攔截污水中的固體顆粒或絮狀物，是保證MBR 系統(tǒng)的最后一道物理屏障。精細(xì)格柵投產(chǎn)前期，垃圾攔截效率高，設(shè)備過水順暢。運(yùn)行半年后，格柵開始出現(xiàn)壅水現(xiàn)象，柵板難以過水。但來廠水質(zhì)并無變化，增壓泵沖洗水量水壓正常、格柵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噴淋系統(tǒng)無堵塞、柵孔也未見堵塞，精細(xì)格柵過水不暢問題嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)的處理水量。精細(xì)格柵投產(chǎn)前期和運(yùn)行半年后的過水情況如圖3 所示。

圖3 精細(xì)格柵過水情況

4 改造方案

4.1 細(xì)格柵密封件和鏈條磨損嚴(yán)重問題

分析得出細(xì)格柵磨損嚴(yán)重主要有兩方面原因：①孔板格柵密封系統(tǒng)由多塊密封件填充組成，密封件相互運(yùn)動(dòng)并且存在間隙，砂石易進(jìn)入間隙磨損密封件；②廠外污水管網(wǎng)難以徹底清淤，導(dǎo)致來廠污水中持續(xù)含大量砂石。由于孔板格柵為成熟產(chǎn)品，零件數(shù)量多、改造難度大，同時(shí)設(shè)備也在質(zhì)保期內(nèi)，不建議改造設(shè)備。因此，在細(xì)格柵前清除砂石是改造的重點(diǎn)。對(duì)此，制定如下改造方案：

（1）在粗格柵進(jìn)水閘門檢修井口增設(shè)一機(jī)械抓斗，利用桁車操作抓斗，抓取污水中的砂石。但由于該井口設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮沉淀作用，水流速度快，砂石難以沉積，抓砂效果不理想。因此，建議在污水廠設(shè)計(jì)初期，考慮在粗格柵前增設(shè)停留時(shí)間約10 min的預(yù)沉砂池以及配套撈渣裝置，能有效緩解進(jìn)水中大量垃圾或砂石對(duì)提升泵和預(yù)處理設(shè)施的影響，降低沖擊負(fù)荷。

（2）利用格柵檢修井口，在細(xì)格柵每臺(tái)格柵導(dǎo)流口前加裝適宜高度的堵砂擋板，砂石被攔截在擋板前，污水則翻過擋板進(jìn)入格柵正常處理，如圖4 所示。對(duì)于擋板前攔截的砂石，可定期用抽砂泵將其從污水中清除。

圖4 細(xì)格柵格柵機(jī)前加裝擋板

該方案有3 個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①砂石攔截效果好，能有效緩解設(shè)備磨損；②加裝擋板對(duì)水流或格柵運(yùn)行無較大影響；③具有較強(qiáng)的改造可行性，關(guān)閉格柵機(jī)進(jìn)出水閘門即可開展改造工程，無需減產(chǎn)或停產(chǎn)。加裝擋板兩周后發(fā)現(xiàn)，擋板前堆積了約30 cm 厚的砂石。由于砂石量大小不一，使用普通的潛水抽砂泵極易出現(xiàn)葉輪卡死故障，抽砂效果差。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)臥式抽砂泵抽砂效果好、故障率低，并且只需移動(dòng)進(jìn)水膠管至堵砂擋板處即可實(shí)現(xiàn)抽砂，操作方便。

4.2 精細(xì)格柵過水不暢問題

針對(duì)精細(xì)格柵過水不暢問題，檢查發(fā)現(xiàn)活性微生物易在1 mm 孔徑柵板的背水面繁殖形成一層生物膜，該生物膜覆蓋柵孔形成一定的過水壓力，降低柵板過水效率。同時(shí)，格柵噴淋系統(tǒng)無法將生物膜沖刷掉，也無法將柵孔沖通。多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高壓沖洗水能將柵孔沖通，但隨著格柵在污水中運(yùn)轉(zhuǎn)，柵孔又被生物膜覆蓋而過水不暢。用高濃度的草酸溶液清洗柵板，也僅能保證格柵短時(shí)間過水順暢。試驗(yàn)最終發(fā)現(xiàn)，次氯酸鈉溶液能有效解決精細(xì)格柵過水不暢問題，具體措施：仿照噴淋系統(tǒng)制作并安裝柵板內(nèi)外沖洗裝置，關(guān)閉格柵噴淋水和進(jìn)出水閘門，保持格柵連續(xù)正轉(zhuǎn)。利用內(nèi)外沖洗裝置讓適量的5%次氯酸鈉溶液噴淋柵板。噴淋完成后，保持柵板在藥水與污水的混合液中轉(zhuǎn)動(dòng)浸泡2 h。浸泡完成后，打開格柵進(jìn)出水閘門，在沖洗裝置中灌入中水將柵板清洗干凈。利用次氯酸鈉溶液的殺菌作用，能有效殺死柵板上的微生物、清除生物膜，保證精細(xì)格柵過水順暢。

5 改造效果及維護(hù)保養(yǎng)注意事項(xiàng)

5.1 改造效果

細(xì)格柵加裝擋砂板后，砂石攔截效果好，每月需使用抽砂泵清除擋板前堆積的砂石。格柵密封件和鏈條無明顯磨痕，壓榨機(jī)出渣基本無砂石。改造有效保護(hù)了設(shè)備，大大減少了格柵密封件和鏈條的更換次數(shù)，每年能節(jié)省大筆的維修費(fèi)用。

經(jīng)過次氯酸鈉溶液清洗后，精細(xì)格柵能長(zhǎng)時(shí)間保持較好的過水能力，設(shè)備運(yùn)行正常平穩(wěn)。但柵板長(zhǎng)生物膜問題仍然存在，目前需要每月開展次氯酸鈉溶液清洗柵板工作，保證設(shè)備過水順暢。

5.2 維護(hù)保養(yǎng)注意事項(xiàng)

維修人員在日常維護(hù)保養(yǎng)孔板格柵工作中，需注意6 個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

（1）定期檢查格柵密封件、鏈條、柵板間橡膠板的磨損情況，磨損嚴(yán)重時(shí)需及時(shí)更換。

（2）定期檢查并調(diào)整鏈條張緊情況，防止鏈條與底部導(dǎo)軌摩擦。

（3）定期檢查軸承和電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，做好加注潤(rùn)滑脂、更換潤(rùn)滑油工作。

（4）定期檢查噴淋系統(tǒng)噴嘴、沖洗水過濾器是否堵塞或破損，保證柵板潔凈。

（5）定期檢查柵框兩側(cè)固定螺栓，并做好螺栓更換計(jì)劃。

（6）定期檢查格柵配套增壓泵、壓榨機(jī)的運(yùn)行情況，做好維護(hù)保養(yǎng)工作。

6 結(jié)語

孔板格柵運(yùn)行平穩(wěn)、截留能力強(qiáng)，能夠有效攔截污水中的毛發(fā)、砂石、纖維等垃圾，為后續(xù)處理工藝的穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。但是，區(qū)域氣候、來廠水質(zhì)等因素均會(huì)影響孔板格柵的運(yùn)行情況。建議充分考慮這些因素，在污水廠設(shè)計(jì)、設(shè)備選型或工程改造時(shí)提前做好調(diào)整。