兗州污水處理廠粗格柵的優化改造

張紅衛，楊永強，王婷婷，楊媚，王凱，孟驍

（1.濟寧兗州區公用水務有限公司，山東 濟寧 272106；2.光大清潔技術股份有限公司，北京 100080；3.中國環境保護產業協會，北京 100037）

濟寧兗州區公用水務有限公司在濟寧市兗州區擁有三座城鎮污水處理廠，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西南側，分別占地90 畝（1 畝=1/15 公頃）和60 畝，服務面積約35km2，服務人口約30 萬人，主要處理兗州區東城區、西城區及兗州工業園內的生活污水及部分工業廢水。兗州污水處理廠設計處理能力為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新兗鎮于村，占地54 畝，服務人口約10 萬人，主要處理兗州經濟開發區內的工業廢水及生活污水，設計處理能力為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均執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A 標準，處理后的中水經調水泵分別調至泗河和大安河作為景觀用水，全區污水集中處理率在98%左右。三座污水處理廠的污水處理設施完善，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處理工序，一般設于污水處理的進水渠道上。主要作用是去除污水中較大的懸浮或漂浮物，以減輕后續工藝的處理負荷，并起到保護水泵、管道、儀表等的作用[1]。據統計，60%以上的污水處理廠由于預處理過程存在問題而嚴重影響了后續處理過程的運轉，在這些污水處理廠中，30%以上的運轉問題又直接與預處理過程有關[2]。因此，粗格柵的穩定且有效運行應引起足夠重視。

常用的粗格柵主要包括：回轉式格柵除污機、鏈式格柵除污機、抓斗式格柵除污機、階梯式格柵除污機等[3]。兗州污水處理廠于2000 年進口德國回轉式運動耙齒格柵2 臺（型號：KR-N2），主要由帶耙齒的清潔拖板、卸載系統、帶小齒條軌道的側面導向框、安裝在清潔拖板上的驅動單元和可清洗的柵條等組成，技術參數見下表。

回轉式運動耙齒格柵的耙齒是通過液位或時間控制進行工作的，是一個循環運行過程：耙齒下降同時進入柵條→把柵渣物運送到排出口→柵渣物被有力的驅動系統排出到壓渣機→清潔拖板返回到原始位置。

回轉式運動耙齒格柵技術參數

早期來水量小、水位低、水流速度慢，清污機的清污效果尚可，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，高液位運行時電動機、減速機軸向密封容易進水，特別是在雨季，需先關閉進水閘門來降低液位才能運行。改造前回轉式運動耙齒格柵工作現場見圖1。

圖1 改造前回轉式運動耙齒格柵工作現場圖

2 存在的問題

格柵是污水進入污水處理廠的第一個環節，也是重要的環節之一，粗格柵電機或減速機出現問題后，停機檢修時間較長，對后續污水處理環節造成很大影響。為此，污水處理廠對目前存在的問題進行了分析，認為，電動閥門減速機軸向的密封形式結構簡單，密封性差；電機在水位高時同樣存在進水問題，改造困難較大；粗格柵自動化程度低，除渣方式為人工清渣，勞動強度大。運行過程中的格柵機見圖2，起始位置的格柵機見圖3。

圖2 運行過程中的格柵機圖

圖3 起始位置的格柵機圖

3 改造方案

（1）改用新的密封方式，將進水電動閥門減速機的軸向密封改為新型獨創迷宮式機械密封的形式，并對設備其他容易進水的薄弱環節進行了全面的升級改造，保證設備在高液位的運行環境下能夠正常運行，水不會進入到設備中。

（2）格柵除污機及螺旋輸送機一般有兩種自動控制運行方式：一種是利用時間繼電器自動控制運行；另一種是根據格柵前后水位差規律自動控制運行[4]。兗州污水處理廠選擇的是時間繼電器的控制方式。對電控箱進行了升級改造，設備接入可編程邏輯控制器（PLC）實現自動化控制。根據實際經驗，預設油泵提前運行30s、運行超時900s 輸送機運行延時30s、間隔運行時間等參數，設備根據設定的間隔運行時間自行啟動，進行撈渣除渣操作，降低了人工的勞動強度，設備的安全性和可靠性大大提升。

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

圖4 軸向密封改造圖

圖5 液壓馬達圖

4 升級改造后運行效果及參數變化對比

通過改造有效延長了設備使用壽命，提高了設備使用的可靠性，節約設備投資約40 萬元；大幅減少了閘門得開關頻次；實現了全自動運行。進水閘門見圖6，液壓站見圖7。

圖6 進水閘門圖

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，因而本技術改造具有較為廣泛的適用性，可被借鑒應用于大多數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行等問題。