格柵除污機(jī)故障問題分析及解決措施研究

李偉斌

廣州市城市排水有限公司,廣東 廣州 510000

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn),城市人口日漸增多,城市中心區(qū)的污水提升泵站日均轉(zhuǎn)輸水量不斷增長(zhǎng),水力條件發(fā)生改變。部分污水提升泵站建成時(shí)間較早,設(shè)備型號(hào)老舊,工作效率較低,面對(duì)日漸增長(zhǎng)的負(fù)載,泵站設(shè)備如格柵除污機(jī)故障頻發(fā),輕則導(dǎo)致效率不高,重則導(dǎo)致停機(jī)停產(chǎn),嚴(yán)重影響泵站的安全平穩(wěn)運(yùn)行。同時(shí),上游管網(wǎng)來水可能因?yàn)樵O(shè)備故障導(dǎo)致污水滿溢造成生態(tài)污染等,影響城市生活品質(zhì)[1]。

位于城市中心區(qū)的污水提升泵站因規(guī)劃時(shí)間較早,受限于城市布局和管網(wǎng)規(guī)劃較難實(shí)現(xiàn)改擴(kuò)建,再加上中心城區(qū)日均污水排放量大,長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)實(shí)施泵站改擴(kuò)建存在較大困難。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間對(duì)污水提升泵站格柵除污機(jī)的運(yùn)行調(diào)研,深入分析格柵除污機(jī)出現(xiàn)故障問題的原因,提出合理的升級(jí)改造措施,可有效降低格柵除污機(jī)故障發(fā)生的概率,保障泵站提升設(shè)備安全平穩(wěn)運(yùn)行。

1 格柵除污機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀

格柵除污機(jī)一般設(shè)置在污水提升泵站進(jìn)水廊道或集水池的進(jìn)口處,將污水中含有的較大的漂浮物、懸浮物等污染物質(zhì)從水中分離去除,起到污水預(yù)處理的作用,減輕后續(xù)水處理過程中的處理負(fù)荷,并起到保護(hù)水泵、管道和儀表等作用[2]。由于格柵除污機(jī)的工作環(huán)境較為復(fù)雜,污水中含有大量的纖維、砂石、塑料袋等雜質(zhì),且不同的化學(xué)成分發(fā)生反應(yīng)后產(chǎn)生大量的硫化氫、一氧化碳和氨氣等有毒有害氣體,經(jīng)常導(dǎo)致格柵除污機(jī)零部件損壞,嚴(yán)重影響格柵除污機(jī)的工作穩(wěn)定性。

2 故障原因

本文對(duì)城市中心區(qū)8座污水提升泵站的格柵除污機(jī)運(yùn)行狀況進(jìn)行研究分析,發(fā)現(xiàn)當(dāng)前導(dǎo)致格柵除污機(jī)故障高的原因主要有以下4個(gè)方面。

2.1 設(shè)備選型方面

污水提升泵站格柵除污機(jī)主要選用鋼索式、回轉(zhuǎn)式、高鏈?zhǔn)胶托D(zhuǎn)式等類型。鋼索式格柵除污機(jī)安裝的凈空要求較高,且鋼絲繩在運(yùn)行一段時(shí)間后因牽引負(fù)荷失衡,容易出現(xiàn)耙斗歪斜導(dǎo)致斷繩的故障,須定期對(duì)鋼絲繩調(diào)整裝置進(jìn)行維護(hù)和校準(zhǔn)?；剞D(zhuǎn)式格柵除污機(jī)有部分鏈條會(huì)浸泡在污水中,長(zhǎng)時(shí)間浸泡容易導(dǎo)致鏈條腐蝕損壞,維修更換難度較大,耗時(shí)較長(zhǎng),費(fèi)用較高[3]。此外,鏈耙容量較小,只能去除體積較小的垃圾和懸浮物,如果污水中含有大量的纖維類物質(zhì)時(shí),鏈耙容易被纖維類物質(zhì)纏繞導(dǎo)致過載停機(jī)。高鏈?zhǔn)礁駯懦蹤C(jī)的鏈條價(jià)格較高,前期投入較大。旋轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)每次維修時(shí)需要整機(jī)吊起,單次維修工作量較大。分體式旋轉(zhuǎn)格柵除污機(jī)所需構(gòu)筑物的占地面積較大,攔截的柵渣無法進(jìn)行脫水壓縮。一體式旋轉(zhuǎn)格柵除污機(jī)所需構(gòu)筑物的占地面積較小,但螺旋壓榨系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障會(huì)直接導(dǎo)致細(xì)格柵轉(zhuǎn)鼓堵塞、過水量急劇下降[4]。

2.2 過載運(yùn)行方面

由于前期產(chǎn)業(yè)規(guī)劃布局和城市建設(shè)的不斷推進(jìn),城市中心區(qū)的污水中含有大量的纖維、砂石、塑料袋等雜質(zhì),有部分泵站排污系統(tǒng)采用直排式,一旦出現(xiàn)進(jìn)水污物量激增情況,格柵除污機(jī)柵渣量過大,柵板負(fù)載不斷升高,容易導(dǎo)致零部件損壞。當(dāng)旋轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)因檢修停機(jī)時(shí),轉(zhuǎn)鼓鼓身底部、集渣槽和螺旋壓榨裝置會(huì)出現(xiàn)堵渣、集砂情況,重新開機(jī)容易導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不暢通。

2.3 設(shè)備保養(yǎng)方面

格柵除污機(jī)長(zhǎng)期處在污水中,設(shè)備零部件容易被腐蝕和磨損。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中常被纖維雜物、塑料袋等纏繞阻塞耙齒鏈條。設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn),電機(jī)、減速機(jī)和軸承等部件因缺少潤(rùn)滑油脂而出現(xiàn)溫度異常。安裝在室內(nèi)等相對(duì)密閉環(huán)境的格柵除污機(jī)因通風(fēng)不暢,腐蝕性氣體聚集,控制柜內(nèi)的電氣元件容易失靈,導(dǎo)致設(shè)備故障停機(jī)。

2.4 日常巡檢方面

對(duì)于前方泵站突增水量或遭遇暴雨天氣,柵渣量激增時(shí)控制系統(tǒng)無法自動(dòng)調(diào)節(jié)格柵除污機(jī)的運(yùn)行次數(shù),只能通過人員定期巡視發(fā)現(xiàn)異常情況,一旦巡視人員沒有第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行的異常情況,將有可能導(dǎo)致設(shè)備故障停機(jī)。

3 解決措施及效果

3.1 設(shè)備換型

污水提升泵站的格柵除污機(jī)選型主要考慮泵池深度、進(jìn)水水質(zhì)和污物類型、進(jìn)水污物量及維修便利性等方面。

以使用齒耙回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)的A泵站為例,2020—2022年該泵站配備的2臺(tái)格柵除污機(jī)共發(fā)生故障10次,停產(chǎn)維修總時(shí)長(zhǎng)約50 h。對(duì)故障進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)該區(qū)域污水中含有大量的纖維、塑料袋、砂石等物質(zhì),纖維物質(zhì)容易纏繞鏈耙導(dǎo)致過載停機(jī),齒耙回轉(zhuǎn)格柵無法清理污水中的砂石物質(zhì),容易造成進(jìn)水口垃圾堆積導(dǎo)致污水溢流。

考慮到原格柵機(jī)安裝在室外,凈空高度較高,將2臺(tái)齒耙回轉(zhuǎn)格柵機(jī)改造為2臺(tái)鋼索式格柵機(jī)(如圖1所示)。新的鋼索式格柵機(jī)采用鋼索及行走輪傳動(dòng),運(yùn)行過程中受力平衡,板式耙齒組件長(zhǎng)度約1 m,通過耙斗兩邊及中間位置鋼索受力牽引及內(nèi)外置的行走輪帶動(dòng)運(yùn)行,避免出現(xiàn)類似回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)兩邊鏈條受力不均勻的問題,同時(shí)鋼索式格柵除污機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件均在水面上,不會(huì)被污水腐蝕磨損,有利于日常維護(hù)保養(yǎng)及檢修。新格柵除污機(jī)運(yùn)行近1年未發(fā)生故障。

圖1 鋼索式格柵除污機(jī)

3.2 設(shè)備改造

由于部分早期污水提升泵站受限于已有的管網(wǎng)規(guī)劃和總體布局無法進(jìn)行設(shè)備換型,故對(duì)既有的設(shè)備進(jìn)行改造,具有很高的必要性。

以使用反撈回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)的B泵站為例,2020—2022年該泵站配備的反撈回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)共發(fā)生故障24次,停產(chǎn)維修總時(shí)長(zhǎng)約168 h。對(duì)故障進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)該污水提升泵站區(qū)域附近有多所高校和樓盤,開學(xué)期間居住人口密集,日均轉(zhuǎn)輸水量寒暑假約為3萬t/d、開學(xué)季為5萬～6萬t/d。由于區(qū)域內(nèi)沒有設(shè)置化糞池,且主要排水戶為高校,高校宿舍集中性排水使B泵站承擔(dān)的峰值負(fù)荷較大,除了糞便,還有大量衛(wèi)生巾、紙巾等垃圾進(jìn)入污水道,格柵除污機(jī)負(fù)荷較一般泵站更高,使格柵除污機(jī)屢次出現(xiàn)兩側(cè)鏈條導(dǎo)軌變形和板式耙齒變形,經(jīng)常發(fā)生牽引鏈脫落、咬齒錯(cuò)位等問題。原有格柵除污機(jī)采用單耙鏈組結(jié)構(gòu),由左右2條牽引鏈組成一套耙鏈組,帶動(dòng)齒耙做循環(huán)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行撈渣,格柵除污機(jī)總寬為2 500 mm,齒耙柵凈距為18 mm,格柵機(jī)總高為7 600 mm,格柵池長(zhǎng)為2 200 mm、寬為2 700 mm、深為5 000 mm(如圖2所示)。

圖2 單耙鏈組反撈式格柵除污機(jī)

由于該格柵除污機(jī)位于地下2層,凈空高度低,無法更換為鋼索式格柵除污機(jī)?？紤]把單耙鏈組結(jié)構(gòu)改造為雙耙鏈組結(jié)構(gòu),雙耙鏈組格柵機(jī)由4件主力墻板作主架,每2件墻板承受1套單耙鏈組清污系統(tǒng),2套系統(tǒng)各自獨(dú)立,每套清污系統(tǒng)可分別進(jìn)行保養(yǎng)和工作,如圖3所示。改造后的板式耙齒組件長(zhǎng)度為 1 m×2組,縮短齒耙組件長(zhǎng)度,使其不易發(fā)生變形,同時(shí)在檢修期間雙耙鏈組結(jié)構(gòu)可以用單耙鏈組運(yùn)行,不會(huì)因格柵前垃圾堆積造成溢流。改造后的格柵除污機(jī)運(yùn)行近1年未發(fā)生故障。

圖3 雙耙鏈組反撈式格柵除污機(jī)

3.3 加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)

格柵除污機(jī)長(zhǎng)期在污水中使用,設(shè)備零部件容易老化,出現(xiàn)故障,從而影響或者導(dǎo)致生產(chǎn)中斷。為了保持和恢復(fù)機(jī)械設(shè)備的使用性能,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,要定期對(duì)其進(jìn)行保養(yǎng)和維修。

1)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,如有纖維雜物、塑料袋等纏繞阻塞耙齒鏈條時(shí),應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清理,避免鏈條受力過大導(dǎo)致斷裂。

2)機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),要定期觀察電機(jī)、減速機(jī)和軸承等位置的溫度是否正常,定期在各運(yùn)動(dòng)部位添加潤(rùn)滑油脂。

3)污水浸泡零部件特別容易老化,應(yīng)定期對(duì)浸泡在污水中的零部件進(jìn)行檢查和更換。

4)減速機(jī)的良好潤(rùn)滑是保障格柵除污機(jī)安全平穩(wěn)運(yùn)行的必要條件,要定期觀察留意減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況,隨時(shí)補(bǔ)充及更換潤(rùn)滑油脂,利用每次停機(jī)檢修或維護(hù)保養(yǎng)的機(jī)會(huì)更換新的潤(rùn)滑油脂。

5)對(duì)于安裝在室內(nèi)的格柵除污機(jī)要時(shí)刻關(guān)注腐蝕性氣體濃度和濕度,一旦發(fā)現(xiàn)腐蝕性氣體濃度或濕度超標(biāo)應(yīng)及時(shí)調(diào)整除臭系統(tǒng)的啟閉周期。對(duì)于腐蝕性氣體或濕度長(zhǎng)期超標(biāo)的污水提升泵站可加裝格柵除污機(jī)防護(hù)罩,如圖4所示,使格柵除污機(jī)主體設(shè)備與外界隔絕,從而保障控制柜中的電氣元件正常運(yùn)行。

圖4 格柵除污機(jī)加裝防護(hù)罩

3.4 加強(qiáng)人員巡視

當(dāng)遇到上游污水提升泵站突增水量或遭遇暴雨天氣,應(yīng)第一時(shí)間加強(qiáng)人員巡視,一旦發(fā)現(xiàn)格柵除污機(jī)柵渣量激增時(shí),可以適當(dāng)調(diào)節(jié)時(shí)間繼電器,增加格柵除污機(jī)耙斗的運(yùn)行次數(shù),避免格柵前有大量污物堆積。當(dāng)發(fā)現(xiàn)格柵除污機(jī)柵渣量長(zhǎng)時(shí)間減少時(shí),也可以適當(dāng)調(diào)節(jié)繼電器,減少格柵除污機(jī)耙斗的運(yùn)行次數(shù),減少設(shè)備的磨損。

4 結(jié)束語

通過對(duì)城市中心區(qū)污水提升泵站格柵除污機(jī)的改造和加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng),使城市中心區(qū)污水提升泵站格柵除污機(jī)故障率有了明顯下降。例如A、B污水提升泵站格柵除污機(jī)總故障次數(shù)從年平均維修12次下降至年平均維修保養(yǎng)2次,停產(chǎn)檢修時(shí)長(zhǎng)減少40 h,確保污水提升泵站設(shè)備長(zhǎng)期安全平穩(wěn)運(yùn)行,不僅為企業(yè)節(jié)省了維修費(fèi)用開支,同時(shí)還減少了設(shè)備停產(chǎn)維修帶來的環(huán)境影響,從而提高了城市生活品質(zhì)。