移動式格柵除污機的應用與設計

摘要：格柵除污機是污水處理廠的第一道工序，它關系著污水處理廠后續工藝的順利進行。格柵除污機有很多種形式，本文介紹了移動式格柵除污機的種類，設計以及國內應用情況。

關鍵詞：移動式；格柵除污機；設計

一、前言

近年來國民經濟快速發展，滿足了人們的生活需求，但是現有的經濟狀況是以犧牲環境為代價的。污水處理廠的數量也在不斷增長，在污水處理廠運行當中，格柵除污機位于處理工藝的首位，它能去除較大懸浮物，保證后續工藝安全運行。移動式格柵除污機以其投資少、運行可靠、一機多用、操作方便、維護成本低等優勢，已逐步在給排水和污水處理行業中嶄露頭角，廣泛被選擇采用。

二、簡述

移動式格柵除污機是一種用于城市給水、排水、市政水利、污水處理、城市防洪等設施處作攔截污物的清污設備，其主要作用是截取泵站進水口的粗大垃圾等雜物，用于保護水泵及減輕后續處理負荷。

常規泵站設計中，一般在進水口均設置固定式格柵除污機用于截取進水中的石塊、樹枝等垃圾，當泵站規模較大時，就出現了多臺并列布置的局面，固定格柵的數量多至6～8臺以上，造成工程投資大、設備利用率不高的弊端。

DGJ08-22-203《上海城市排水泵站設計規程》中提及當格柵數量超過3組時，建議使用移動式格柵除污機，因此，隨著泵站規模的不斷增大，移動式格柵除污機將更多地應用到水利工程。

移動式格柵除污機的關鍵是平面位移的定位精度和自動化控制水平，除污機移動（從第一格至第二格……）、定位、清污采用了機電一體的先進控制技術，由系統的P LC控制元件輔助機械動作，實現一套傳動機構自動完成多倉清污目的。移動式格柵除污機關鍵部件全部設置在移動機架上，按控制指令要求可在軌道上逐倉直線移動并在任一倉格柵井的位置準確定位進行清污，除污機的耙斗采用重載結構形式，可高效地將污物從井下截取并提升至平臺輸送設備外運處置。

三、移動式格柵除污機的機型

目前在我國，移動式格柵除污機的規格品種已有多種，移動式格柵除污機根據具體的使用特性，適用的機型主要形式有：

1、移動式鋼絲繩牽引伸縮臂格柵除污機；

2、移動式鋼絲繩牽引耙斗格柵除污機；

3、移動式鋼絲繩牽引抓斗格柵除污機；

4、移動式鋼絲繩牽引鏟抓式格柵除污機；

5、上懸移動式自動格柵除污機等等。

四、結構形式與設計計算

1、結構形式

移動式格柵除污機主要由行走機構、耙斗、上下牽引機構、翻耙機構、水下柵條等主要部件組成。可移動的行走機架為設備的核心，其包含了行走機構、機架、移動定位機構、作牽引耙斗上下行走的升降機構、耙斗開啟或閉合的翻耙裝置等。耙斗為重載型，耙齒為裝配結構形式，以作調整間隙用；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，上部為引導柵渣上升的托渣板。

行走機構采用減速電機帶動上部機架及所有傳動機構沿設置在平臺上的鋼軌作平面位移，并利用數字模塊及感應控制技術保證設備移動至規定的位置后精確就位。通過鋼絲繩傳動將耙斗沿柵條下行，當抵達井底時，高程控制系統指令升降電機停機，此時翻耙機構動作，當耙斗到達規定的合耙角度時，控制系統指令翻耙機構停機，同時指令升降機構。將沉積于井底的垃圾及漂浮物撈出，耙斗到達機架卸料口時，設置在機架上方的刮板隨耙斗的移動而徐徐將污物刮入隨機行走的垃圾儲物小車內（亦可設置螺旋壓榨機），此時單次清污工作完成。根據污物量的多少，控制箱的PLC元件可設定每一倉的清污循環工作次數。當第一倉清污工作完畢后，控制系統將指令除污機的移動行走機構進入第二倉的正確位置進行上述清污工作，依此類推，直至完成所有倉位的清污工作。

2、主要構件計算

（一）耙污量及耙污頻率計算

①柵渣量Wd=QmaxW186400/（K1）（k g）

式中：Qma x———最大通過污水量（m3/s）

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

K1———生活污水流量總變化系數=1.20

②除污頻率Wh（每小時渣量）=Wd/24（kg/h）

n（每小時耙污次數）=Wh/Q污（次）

式中：Q污———每次耙污量=300kg（按2 m耙寬計）

（二）耙斗牽引力計算

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———耙斗和污物提升時的摩阻力=μP2（kg）

μ———牽引摩擦系數=0.5

P2———耙斗和污物對柵條的法向推力=∑Wcosα（kg）

k———計算系數（考慮耙斗牽引時其他阻力增加）=1.5

（三）牽引功率計算

N1=T V/（6120η總）（k W）

式中：V———耙斗升降速度（m/min）

η總———總傳動效率=η1η2η3

η1———牽引減速機傳動效率

η2———傳動系統軸承總效率

η3———繩筒與滑輪效率

（四）翻耙功率計算

N2=nM/974 00/η（kW）

式中：n———翻耙減速機輸出轉速（r/min）

M———轉臂力矩（kg.cm）

η———翻耙傳動效率=0.7

（五）行駛功率計算

N3=∑PV行/6120/η（k W）

式中：∑P———P行+P風（kg）

P行———行駛阻力=1.3Q（μd+2K）/D（kg）

Q———行走機架及設備重量（kg）

μ———行走軸承滾動摩擦系數

d———輪軸直徑（cm）

K———車輪滾動摩擦力臂=0.1（cm）

D———車輪直徑（cm）

P風———風壓阻力=qAC（kg）

Q———基本風壓（按沿海地區考慮）=15（kg/m 2）

A———機架移動部分有效迎風面積=kA，（m2）

k———機架結構型式迎風面的充滿系數=0.5

A’———機架外部輪廓垂直于迎風面的面積（m2）

C———機架體型系數

V行———行駛速度（m/min）

η———行走機構傳動效率=0.5

五、移動式格柵除污機的應用

水處理專用機械設備包括攔污機械、除砂及刮泥機械、曝氣及攪拌設備、濃縮脫水設備、加藥消毒設備、沼氣利用設備、氧化脫鹽設備、污泥后處置設備等。經過十幾年的不斷開發，形成了型式多樣、規格繁多的局面，大致歸納為如下幾種類型：一種是大型取水構筑物如電廠取水口使用的大型格柵，清污方式有鏈傳動齒耙式、移動式和旋轉濾網式，多為仿造西歐、蘇聯和日本等國產品。另一種是用于城市水廠的中等規格的格柵，清污方式有鏈條齒耙、鋼絲繩齒耙、伸縮臂式、移動式等。再一種類型為