孔板格柵在污水廠MBR 工藝預處理段中的應用

張雁佳，嚴 勇，李土雄

（深圳市水務（集團）有限公司羅芳水質凈化廠，廣東深圳 518000）

0 引言

近年來，隨著國家對污水廠出廠水質標準要求的提高，越來越多污水廠提標改造使用了MBR（Membrane Bio-Reactor，膜生物反應器）工藝，該工藝對預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的垃圾攔截能力，被廣泛應用于MBR 工藝中。介紹并分析南方某污水廠MBR 工藝預處理段中孔板格柵的使用情況，針對出現的問題提出改造方案，為孔板格柵在南方污水廠的設計選型提供借鑒。

1 孔板格柵結構及運行原理

孔板格柵結構簡單，主要由固定框架、帶孔柵板、密封系統、電機傳動系統、噴淋系統組成[1]，如圖1 所示。一般情況下，孔板格柵需與壓榨機、增壓泵配套使用。

孔板格柵安裝時，柵板方向平行于水流方向。工作時，污水從格柵中間流入，通過兩側柵板上的通孔流出，進入后續處理單元。此時，被攔截在設備內部的柵渣，通過柵板不斷回轉提升。同時，增壓泵為噴淋系統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處理。

圖1 孔板格柵結構簡圖

2 工程概況

南方某污水廠提標改造后采用BNR-MBR（生物營養鹽去除——膜生物反應器）處理工藝，設計處理水量40 萬噸/天，出水標準為地表水準Ⅳ類（TN 除外）。工藝流程見圖2。

該廠預處理段粗格柵使用2臺20 mm 柵距的鋼絲繩式回轉格柵，細格柵使用8 臺5 mm 孔徑的非金屬式孔板格柵（6 用2備），精細格柵使用12 臺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及增壓泵。通過多道格柵與沉淀池的配合，預處理段強有力地攔截了來水的垃圾，為MBR 工藝順利運行奠定了基礎。

圖2 南方某污水廠工藝流程

3 實際運行情況

3.1 孔板格柵截留能力強

細格柵、精細格柵能有效攔截直徑大于柵板孔徑的固體顆粒或絮狀物，壓榨機出渣量大。與傳統格柵相比，孔板格柵截留能力強，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 的圓形孔眼實際過水面積為邊長1.0 mm的方形格網過水面積的78.5%，因此，孔板格柵具有更為優越的截留能力[2]。

3.2 孔板格柵需要穩定的中壓沖洗水

孔板格柵運行時，電機傳動系統帶動柵板不斷回旋提升，垃圾被攔截在柵板內表面，增壓泵需為噴淋系統提供大于0.6 MPa的穩定沖洗水，才能將柵孔纏繞或覆蓋的垃圾沖洗掉，保證柵板潔凈。若噴淋系統水壓或水量不足，柵板沖洗不干凈，易導致纖維纏繞、垃圾堵塞柵孔，格柵過水效率下降。因此，穩定的中壓沖洗水對格柵運行具有重要的作用。

3.3 細格柵密封件和鏈條磨損嚴重

南方某污水廠來水含大量砂石，預處理段細格柵能將大部分砂石撈除，未被撈除的砂粒隨著格柵運轉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，導致多塊柵板柵框變形。同時，密封件磨損后，密封系統出現缺口造成大量垃圾泄漏，后端工藝設備運行異常導致故障頻發。為解決垃圾泄漏問題、保護格柵，細格柵約2 個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 精細格柵過水不暢

精細格柵柵板孔徑只有1 mm，能有效攔截污水中的固體顆粒或絮狀物，是保證MBR 系統的最后一道物理屏障。精細格柵投產前期，垃圾攔截效率高，設備過水順暢。運行半年后，格柵開始出現壅水現象，柵板難以過水。但來廠水質并無變化，增壓泵沖洗水量水壓正常、格柵運轉平穩、噴淋系統無堵塞、柵孔也未見堵塞，精細格柵過水不暢問題嚴重影響整個系統的處理水量。精細格柵投產前期和運行半年后的過水情況如圖3 所示。

圖3 精細格柵過水情況

4 改造方案

4.1 細格柵密封件和鏈條磨損嚴重問題

分析得出細格柵磨損嚴重主要有兩方面原因：①孔板格柵密封系統由多塊密封件填充組成，密封件相互運動并且存在間隙，砂石易進入間隙磨損密封件；②廠外污水管網難以徹底清淤，導致來廠污水中持續含大量砂石。由于孔板格柵為成熟產品，零件數量多、改造難度大，同時設備也在質保期內，不建議改造設備。因此，在細格柵前清除砂石是改造的重點。對此，制定如下改造方案：

（1）在粗格柵進水閘門檢修井口增設一機械抓斗，利用桁車操作抓斗，抓取污水中的砂石。但由于該井口設計時并未考慮沉淀作用，水流速度快，砂石難以沉積，抓砂效果不理想。因此，建議在污水廠設計初期，考慮在粗格柵前增設停留時間約10 min的預沉砂池以及配套撈渣裝置，能有效緩解進水中大量垃圾或砂石對提升泵和預處理設施的影響，降低沖擊負荷。

（2）利用格柵檢修井口，在細格柵每臺格柵導流口前加裝適宜高度的堵砂擋板，砂石被攔截在擋板前，污水則翻過擋板進入格柵正常處理，如圖4 所示。對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 細格柵格柵機前加裝擋板

該方案有3 個優點：①砂石攔截效果好，能有效緩解設備磨損；②加裝擋板對水流或格柵運行無較大影響；③具有較強的改造可行性，關閉格柵機進出水閘門即可開展改造工程，無需減產或停產。加裝擋板兩周后發現，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葉輪卡死故障，抽砂效果差。試驗發現臥式抽砂泵抽砂效果好、故障率低，并且只需移動進水膠管至堵砂擋板處即可實現抽砂，操作方便。

4.2 精細格柵過水不暢問題

針對精細格柵過水不暢問題，檢查發現活性微生物易在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，格柵噴淋系統無法將生物膜沖刷掉，也無法將柵孔沖通。多次試驗發現，高壓沖洗水能將柵孔沖通，但隨著格柵在污水中運轉，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間過水順暢。試驗最終發現，次氯酸鈉溶液能有效解決精細格柵過水不暢問題，具體措施：仿照噴淋系統制作并安裝柵板內外沖洗裝置，關閉格柵噴淋水和進出水閘門，保持格柵連續正轉。利用內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動浸泡2 h。浸泡完成后，打開格柵進出水閘門，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，保證精細格柵過水順暢。

5 改造效果及維護保養注意事項

5.1 改造效果

細格柵加裝擋砂板后，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，壓榨機出渣基本無砂石。改造有效保護了設備，大大減少了格柵密封件和鏈條的更換次數，每年能節省大筆的維修費用。

經過次氯酸鈉溶液清洗后，精細格柵能長時間保持較好的過水能力，設備運行正常平穩。但柵板長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，保證設備過水順暢。

5.2 維護保養注意事項

維修人員在日常維護保養孔板格柵工作中，需注意6 個關鍵點：

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

（2）定期檢查并調整鏈條張緊情況，防止鏈條與底部導軌摩擦。

（3）定期檢查軸承和電機運轉情況，做好加注潤滑脂、更換潤滑油工作。

（4）定期檢查噴淋系統噴嘴、沖洗水過濾器是否堵塞或破損，保證柵板潔凈。

（5）定期檢查柵框兩側固定螺栓，并做好螺栓更換計劃。

（6）定期檢查格柵配套增壓泵、壓榨機的運行情況，做好維護保養工作。

6 結語

孔板格柵運行平穩、截留能力強，能夠有效攔截污水中的毛發、砂石、纖維等垃圾，為后續處理工藝的穩定運行奠定基礎。但是，區域氣候、來廠水質等因素均會影響孔板格柵的運行情況。建議充分考慮這些因素，在污水廠設計、設備選型或工程改造時提前做好調整。