網帶式格柵機在卷煙廠污水處理的應用研究

邵 浩，胡海龍，姚 棟

（安徽中煙工業(yè)有限責任公司阜陽卷煙廠，安徽阜陽 236000）

0 引言

卷煙廠排放的綜合污水包括車間生產廢水和生活污水，污水含有大量的煙沫、紙屑、膠類、塑料袋等固體雜質[1]。這些雜質具有密度輕、顆粒小、分解時間短等特點，加大了污水處理過程中固液分離的難度，而分離效果差則會增大下游調節(jié)池、污泥池等后續(xù)處理工序的處理難度，造成COD（Chemical Oxygen Demand，化學需氧量）排放指標高、潛液泵阻塞等問題，目前煙草行業(yè)缺乏有效措施予以解決[2]。

1 傳統(tǒng)的煙草廢水固液分離方法

目前，某卷煙廠廢水的固液分離除污設備主要采用回轉式格柵機除污機[3-4]，其原理是在電機減速器的驅動下，耙齒鏈進行逆水流方向回轉運動。當耙齒鏈運轉到設備的上部時，由于槽輪和彎軌的導向，使每組耙齒之間產生相對自清運動，絕大部分固體物質靠重力落下，另一部分則依靠清掃器的反向運動把粘在耙齒上的雜物清掃干凈。

長期使用中發(fā)現其存在以下問題：①過濾精度低，回轉齒耙式格柵機廣泛采用5 mm 間隙的格柵機，主要依靠耙齒間的間隙過濾固體，對于煙沫、紙屑等小顆粒雜質無法做到有效分離和收集，大顆粒的雜質又由于自身重力作用，滯留在格柵池中無法隨著耙齒回轉收集；②污水入口動能差，由于格柵池與污水進水口位于同一水平面，污水流動性差，僅有部分污水可以通過格柵機，而大量污泥在格柵池底部積聚，造成格柵池水位升高，影響污水的排放；③機械故障高，格柵機經常出現耙齒斷裂、部件銹蝕和機械卡死等故障，故障率和維修成本較高。

2 新除污系統(tǒng)的總體設計思路

根據某卷煙廠現有除污機存在的問題和不足，結合現有格柵池的尺寸、結構特點，設計一種新型污水固液分離裝置，將原有除污機齒耙式鏈傳動改為網帶傳動，并調整除污機的機械安裝角度、污水進水方式、傳動方式和運行控制方式，實現了除污機的自動化運行。

3 格柵機改造

將網孔大小可控的傳送網帶引入到格柵機的設計中，通過網孔的過濾作用實現污水中固體與液體的有效分離。與傳統(tǒng)的回轉式格柵相比，網帶式格柵裝機容量小，安裝維護方便，傳動面網孔大小可控，易于保證過濾精度。

3.1 網帶材料選擇

由于污水處理過程中的強腐蝕性和惡劣工作環(huán)境，在網帶選型時需考慮材質的耐腐蝕性、清洗難易程度。經過篩選后，選取不銹鋼過濾網、特氟龍尼龍網帶和化纖網帶3 種材料，共同浸泡在污水中3 個月，并對其耐腐蝕性進行對比。結果表明，不銹鋼網帶在網孔接口處出現部分銹蝕；化纖網帶腐爛嚴重，無法使用；特氟龍尼龍網保持完好，其穩(wěn)定性未受到影響。接著，對特氟龍尼龍網進行清洗難易程度試驗。結果表明，粘附性較小，用清水即能有效清除布面殘留物。因此，網帶材料選擇特氟龍尼龍網。

3.2 網帶式格柵機機架

網帶式格柵機的機架采用不銹鋼板與型鋼焊接成一整體式剛性結構，機架材料全部采用不銹鋼，兩側板間隔一定距離設置槽鋼橫撐。整機結構牢固合理，拼裝焊接在專用拼裝臺上進行，焊接標準按JB/ZQ 4000.3—1986 焊接件通用技術條件執(zhí)行。焊接后的格柵機架有足夠的強度和剛度，在5 m 水位落差的工況下不發(fā)生扭曲變形現象。

機架兩側設置安裝連接支座，中部與基礎平臺預埋鋼板之間通過安裝螺栓聯接，前后端安裝高度可調的硬橡膠滑輪，可在確保裝拆方便的同時保證機架兩側與格柵井之間間隙相等，并能調節(jié)格柵機的輸送帶傾斜角度。

3.3 傳動方式

驅動電機位于格柵機架上部，通過鏈條傳動帶動網帶向上運轉，將分離后的固體雜質向上提取，抵達上部時，通過傳送帶及鏈輪的轉向動能，自動完成卸污工作。在減速機軸端鏈輪上設過載保護裝置（剪切銷），當轉矩超出減速機額定輸出轉矩時，剪切銷被剪斷從而使減速機與其他部件分離，可有效防止因超負荷對電機減速機造成損傷。

3.4 污水進水方式

某卷煙廠地勢東高西低，污水處理站位于廠區(qū)東邊，進入到污水處理站的污水動能低，流速緩慢。如果直接進入到格柵機中，污水與漂浮雜質容易在格柵機底部堆積，無法做到高效的固液分離。因此，在格柵池的前端制作了一個向下深度約為3.6 m的閘門池，用于積聚污水，下側設置涵洞，用于污水的流入，并在2 m 高度處設置一個污水排放口，加裝閘門控制。廠區(qū)污水由下側的涵洞進入到閘門池中，當水位積聚到設計高度后，自動打開閘門，污水從閘門處涌出，落入格柵機網帶表面。在水位落差的作用下，污水進入格柵機的流動性提高，沖刷過濾網帶，實現固體雜質與液體的有效分離。

3.5 網帶網孔尺寸的選擇和格柵機安裝傾斜角

為最大程度地保證流入格柵機網帶的污水能夠有效分離，對網帶網孔尺寸的選擇和格柵機安裝傾斜角的設定進行了實驗研究。網孔尺寸過大會造成小顆粒雜質無法分離，網孔尺寸過小容易發(fā)生堵塞、影響污水的流通。

選取0.5×1 mm、1×1 mm、2×2 mm 尺寸的特氟龍尼龍網帶進行實驗。特氟龍尼龍網帶的摩擦系數μ>0.7，根據牛頓力學公式可以初步計算安裝傾斜角α≤35°時，能保證網帶上的固體垃圾跟隨網帶傳送到地面，因此選取3 種傾斜角度25°、30°、35°。假設進入格柵池的污水的密度是均勻的，流量不變，試驗9 次，每次都運行4 h，記錄測試回收的雜質重量。實驗結果見表1。

通過實驗可知，采用1×1 mm 網孔網帶的過濾性能最好，格柵機最佳安裝角度確定為30°左右。

3.6 網帶清洗裝置

在格柵機的網帶底部加裝開孔的橫軸，引入自來水對網帶面進行沖洗。當網帶表面積聚較多污垢時打開球閥進行沖洗，防止細小顆粒堵塞網孔降低固液分離效率。

表1 網帶網孔尺寸的選擇和格柵機安裝傾斜角實驗

3.7 格柵機的運行控制

格柵機運行由液位差控制啟停，通過檢測格柵池前閘門池的水位，當水位落差高于1000 mm 時，水位浮球傳感器的高水位信號接通，閘板打開，同時啟動格柵的減速機，進行固液分離和雜物的提升收集；當水位落差低于300 mm 時關閉閥門，同時延時5 min 停止減速機。

4 改造后的應用效果

安裝調試結束后，網帶式格柵機系統(tǒng)在某卷煙廠污水處理站進行了試運行。從試運行結果來看，在不需要人工值守的情況下，除污機能夠根據水位設定值自動啟停，污水間斷性地進入網帶式格柵機中，在網帶的過濾作用下，實現了有效的固液分離。分離后的固體雜質隨著傳送網帶輸送到頂端后，實現自動提升和收集。同時由于固液分離效果的提高，下游調節(jié)池中潛液泵也未再發(fā)生因雜質堵塞造成污水處理中斷的情況。從COD 排放指標來看，污水排放平均COD 由106.50 mg/L 下降至74 mg/L，降幅達30.5%。

5 結束語

網帶式格柵機的網孔大小可控，過濾精度高，可以有效除去煙沫紙屑等小顆粒的固體雜質。選用的特氟龍尼龍布面結實耐用，抗腐蝕效果好，粘附性小，易于更換維護。制作的網帶式格柵機成本低，后期維護成本小，具有較大的應用空間。網帶式格柵機對污水的進入方式進行了優(yōu)化，采用液位控制、時差啟停，并預留有PLC 控制接口。完全實現了自動控制和運行，為進一步實現無人值守、智能化運行奠定了基礎。