兗州污水處理廠粗格柵的優(yōu)化改造

張紅衛(wèi)，楊永強(qiáng)，王婷婷，楊媚，王凱，孟驍

（1.濟(jì)寧兗州區(qū)公用水務(wù)有限公司，山東 濟(jì)寧 272106；2.光大清潔技術(shù)股份有限公司，北京 100080；3.中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會，北京 100037）

濟(jì)寧兗州區(qū)公用水務(wù)有限公司在濟(jì)寧市兗州區(qū)擁有三座城鎮(zhèn)污水處理廠，分別是兗州污水處理廠、兗州第三污水處理廠、兗州大禹污水處理廠。

兗州污水處理廠、兗州第三污水處理廠位于兗州區(qū)西南側(cè)，分別占地90 畝（1 畝=1/15 公頃）和60 畝，服務(wù)面積約35km2，服務(wù)人口約30 萬人，主要處理兗州區(qū)東城區(qū)、西城區(qū)及兗州工業(yè)園內(nèi)的生活污水及部分工業(yè)廢水。兗州污水處理廠設(shè)計處理能力為6 萬t/d，采用“活性污泥-流動床集成+活性砂濾池”工藝。兗州第三污水處理廠設(shè)計處理能力為4 萬t/d，采用“改良厭氧/缺氧/好氧法（A/A/O）+活性砂濾池”處理工藝。兗州大禹污水處理廠位于兗州區(qū)新兗鎮(zhèn)于村，占地54 畝，服務(wù)人口約10 萬人，主要處理兗州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)內(nèi)的工業(yè)廢水及生活污水，設(shè)計處理能力為4 萬t/d，采用百樂克、“改良A/A/O+活性砂濾池”處理工藝。三個污水處理廠出水水質(zhì)均執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A 標(biāo)準(zhǔn)，處理后的中水經(jīng)調(diào)水泵分別調(diào)至泗河和大安河作為景觀用水，全區(qū)污水集中處理率在98%左右。三座污水處理廠的污水處理設(shè)施完善，可滿足兗州城市污水的處理需求。

1 改造背景

粗格柵間是污水處理廠中污水處理的第一道預(yù)處理工序，一般設(shè)于污水處理的進(jìn)水渠道上。主要作用是去除污水中較大的懸浮或漂浮物，以減輕后續(xù)工藝的處理負(fù)荷，并起到保護(hù)水泵、管道、儀表等的作用[1]。據(jù)統(tǒng)計，60%以上的污水處理廠由于預(yù)處理過程存在問題而嚴(yán)重影響了后續(xù)處理過程的運(yùn)轉(zhuǎn)，在這些污水處理廠中，30%以上的運(yùn)轉(zhuǎn)問題又直接與預(yù)處理過程有關(guān)[2]。因此，粗格柵的穩(wěn)定且有效運(yùn)行應(yīng)引起足夠重視。

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]。兗州污水處理廠于2000 年進(jìn)口德國回轉(zhuǎn)式運(yùn)動耙齒格柵2 臺（型號：KR-N2），主要由帶耙齒的清潔拖板、卸載系統(tǒng)、帶小齒條軌道的側(cè)面導(dǎo)向框、安裝在清潔拖板上的驅(qū)動單元和可清洗的柵條等組成，技術(shù)參數(shù)見下表。

回轉(zhuǎn)式運(yùn)動耙齒格柵的耙齒是通過液位或時間控制進(jìn)行工作的，是一個循環(huán)運(yùn)行過程：耙齒下降同時進(jìn)入柵條→把柵渣物運(yùn)送到排出口→柵渣物被有力的驅(qū)動系統(tǒng)排出到壓渣機(jī)→清潔拖板返回到原始位置。

回轉(zhuǎn)式運(yùn)動耙齒格柵技術(shù)參數(shù)

早期來水量小、水位低、水流速度慢，清污機(jī)的清污效果尚可，能夠保證正常通水。但隨著來水量不斷加大，致使水位升高、水流速度加快，高液位運(yùn)行時電動機(jī)、減速機(jī)軸向密封容易進(jìn)水，特別是在雨季，需先關(guān)閉進(jìn)水閘門來降低液位才能運(yùn)行。改造前回轉(zhuǎn)式運(yùn)動耙齒格柵工作現(xiàn)場見圖1。

圖1 改造前回轉(zhuǎn)式運(yùn)動耙齒格柵工作現(xiàn)場圖

2 存在的問題

格柵是污水進(jìn)入污水處理廠的第一個環(huán)節(jié)，也是重要的環(huán)節(jié)之一，粗格柵電機(jī)或減速機(jī)出現(xiàn)問題后，停機(jī)檢修時間較長，對后續(xù)污水處理環(huán)節(jié)造成很大影響。為此，污水處理廠對目前存在的問題進(jìn)行了分析，認(rèn)為，電動閥門減速機(jī)軸向的密封形式結(jié)構(gòu)簡單，密封性差；電機(jī)在水位高時同樣存在進(jìn)水問題，改造困難較大；粗格柵自動化程度低，除渣方式為人工清渣，勞動強(qiáng)度大。運(yùn)行過程中的格柵機(jī)見圖2，起始位置的格柵機(jī)見圖3。

圖2 運(yùn)行過程中的格柵機(jī)圖

圖3 起始位置的格柵機(jī)圖

3 改造方案

（1）改用新的密封方式，將進(jìn)水電動閥門減速機(jī)的軸向密封改為新型獨(dú)創(chuàng)迷宮式機(jī)械密封的形式，并對設(shè)備其他容易進(jìn)水的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了全面的升級改造，保證設(shè)備在高液位的運(yùn)行環(huán)境下能夠正常運(yùn)行，水不會進(jìn)入到設(shè)備中。

（2）格柵除污機(jī)及螺旋輸送機(jī)一般有兩種自動控制運(yùn)行方式：一種是利用時間繼電器自動控制運(yùn)行；另一種是根據(jù)格柵前后水位差規(guī)律自動控制運(yùn)行[4]。兗州污水處理廠選擇的是時間繼電器的控制方式。對電控箱進(jìn)行了升級改造，設(shè)備接入可編程邏輯控制器（PLC）實(shí)現(xiàn)自動化控制。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，預(yù)設(shè)油泵提前運(yùn)行30s、運(yùn)行超時900s 輸送機(jī)運(yùn)行延時30s、間隔運(yùn)行時間等參數(shù)，設(shè)備根據(jù)設(shè)定的間隔運(yùn)行時間自行啟動，進(jìn)行撈渣除渣操作，降低了人工的勞動強(qiáng)度，設(shè)備的安全性和可靠性大大提升。

（3）改用新型動力系統(tǒng)，將設(shè)備的電動機(jī)改為液壓馬達(dá)，在保證動力的同時緩解了高液位的影響，設(shè)備的可靠性得到提升。軸向密封改造見圖4，液壓馬達(dá)見圖5。

圖4 軸向密封改造圖

圖5 液壓馬達(dá)圖

4 升級改造后運(yùn)行效果及參數(shù)變化對比

通過改造有效延長了設(shè)備使用壽命，提高了設(shè)備使用的可靠性，節(jié)約設(shè)備投資約40 萬元；大幅減少了閘門得開關(guān)頻次；實(shí)現(xiàn)了全自動運(yùn)行。進(jìn)水閘門見圖6，液壓站見圖7。

圖6 進(jìn)水閘門圖

圖7 液壓站圖

5 推廣意義及價值

兗州污水處理廠是較為典型的城市污水處理廠，處理的污水以城市生活污水為主，因而本技術(shù)改造具有較為廣泛的適用性，可被借鑒應(yīng)用于大多數(shù)城市生活污水處理廠中不同類型的粗格柵，能夠有效解決粗格柵普遍存在的因液位過高而無法運(yùn)行等問題。