格柵除污機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

隨著城市化進程的不斷推進,城市人口日漸增多,城市中心區的污水提升泵站日均轉輸水量不斷增長,水力條件發生改變。部分污水提升泵站建成時間較早,設備型號老舊,工作效率較低,面對日漸增長的負載,泵站設備如格柵除污機故障頻發,輕則導致效率不高,重則導致停機停產,嚴重影響泵站的安全平穩運行。同時,上游管網來水可能因為設備故障導致污水滿溢造成生態污染等,影響城市生活品質[1]。

位于城市中心區的污水提升泵站因規劃時間較早,受限于城市布局和管網規劃較難實現改擴建,再加上中心城區日均污水排放量大,長時間停產實施泵站改擴建存在較大困難。經過長時間對污水提升泵站格柵除污機的運行調研,深入分析格柵除污機出現故障問題的原因,提出合理的升級改造措施,可有效降低格柵除污機故障發生的概率,保障泵站提升設備安全平穩運行。

1 格柵除污機運行現狀

格柵除污機一般設置在污水提升泵站進水廊道或集水池的進口處,將污水中含有的較大的漂浮物、懸浮物等污染物質從水中分離去除,起到污水預處理的作用,減輕后續水處理過程中的處理負荷,并起到保護水泵、管道和儀表等作用[2]。由于格柵除污機的工作環境較為復雜,污水中含有大量的纖維、砂石、塑料袋等雜質,且不同的化學成分發生反應后產生大量的硫化氫、一氧化碳和氨氣等有毒有害氣體,經常導致格柵除污機零部件損壞,嚴重影響格柵除污機的工作穩定性。

2 故障原因

本文對城市中心區8座污水提升泵站的格柵除污機運行狀況進行研究分析,發現當前導致格柵除污機故障高的原因主要有以下4個方面。

2.1 設備選型方面

污水提升泵站格柵除污機主要選用鋼索式、回轉式、高鏈式和旋轉式等類型。鋼索式格柵除污機安裝的凈空要求較高,且鋼絲繩在運行一段時間后因牽引負荷失衡,容易出現耙斗歪斜導致斷繩的故障,須定期對鋼絲繩調整裝置進行維護和校準?；剞D式格柵除污機有部分鏈條會浸泡在污水中,長時間浸泡容易導致鏈條腐蝕損壞,維修更換難度較大,耗時較長,費用較高[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時,鏈耙容易被纖維類物質纏繞導致過載停機。高鏈式格柵除污機的鏈條價格較高,前期投入較大。旋轉式格柵除污機每次維修時需要整機吊起,單次維修工作量較大。分體式旋轉格柵除污機所需構筑物的占地面積較大,攔截的柵渣無法進行脫水壓縮。一體式旋轉格柵除污機所需構筑物的占地面積較小,但螺旋壓榨系統如果出現故障會直接導致細格柵轉鼓堵塞、過水量急劇下降[4]。

2.2 過載運行方面

由于前期產業規劃布局和城市建設的不斷推進,城市中心區的污水中含有大量的纖維、砂石、塑料袋等雜質,有部分泵站排污系統采用直排式,一旦出現進水污物量激增情況,格柵除污機柵渣量過大,柵板負載不斷升高,容易導致零部件損壞。當旋轉式格柵除污機因檢修停機時,轉鼓鼓身底部、集渣槽和螺旋壓榨裝置會出現堵渣、集砂情況,重新開機容易導致整個系統不暢通。

2.3 設備保養方面

格柵除污機長期處在污水中,設備零部件容易被腐蝕和磨損。設備運轉過程中常被纖維雜物、塑料袋等纏繞阻塞耙齒鏈條。設備長時間運轉,電機、減速機和軸承等部件因缺少潤滑油脂而出現溫度異常。安裝在室內等相對密閉環境的格柵除污機因通風不暢,腐蝕性氣體聚集,控制柜內的電氣元件容易失靈,導致設備故障停機。

2.4 日常巡檢方面

對于前方泵站突增水量或遭遇暴雨天氣,柵渣量激增時控制系統無法自動調節格柵除污機的運行次數,只能通過人員定期巡視發現異常情況,一旦巡視人員沒有第一時間發現設備運行的異常情況,將有可能導致設備故障停機。

3 解決措施及效果

3.1 設備換型

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

以使用齒耙回轉式格柵除污機的A泵站為例,2020—2022年該泵站配備的2臺格柵除污機共發生故障10次,停產維修總時長約50 h。對故障進行分析發現該區域污水中含有大量的纖維、塑料袋、砂石等物質,纖維物質容易纏繞鏈耙導致過載停機,齒耙回轉格柵無法清理污水中的砂石物質,容易造成進水口垃圾堆積導致污水溢流。

考慮到原格柵機安裝在室外,凈空高度較高,將2臺齒耙回轉格柵機改造為2臺鋼索式格柵機(如圖1所示)。新的鋼索式格柵機采用鋼索及行走輪傳動,運行過程中受力平衡,板式耙齒組件長度約1 m,通過耙斗兩邊及中間位置鋼索受力牽引及內外置的行走輪帶動運行,避免出現類似回轉式格柵除污機兩邊鏈條受力不均勻的問題,同時鋼索式格柵除污機的運動部件均在水面上,不會被污水腐蝕磨損,有利于日常維護保養及檢修。新格柵除污機運行近1年未發生故障。

圖1 鋼索式格柵除污機

3.2 設備改造

由于部分早期污水提升泵站受限于已有的管網規劃和總體布局無法進行設備換型,故對既有的設備進行改造,具有很高的必要性。

以使用反撈回轉式格柵除污機的B泵站為例,2020—2022年該泵站配備的反撈回轉式格柵除污機共發生故障24次,停產維修總時長約168 h。對故障進行分析發現該污水提升泵站區域附近有多所高校和樓盤,開學期間居住人口密集,日均轉輸水量寒暑假約為3萬t/d、開學季為5萬～6萬t/d。由于區域內沒有設置化糞池,且主要排水戶為高校,高校宿舍集中性排水使B泵站承擔的峰值負荷較大,除了糞便,還有大量衛生巾、紙巾等垃圾進入污水道,格柵除污機負荷較一般泵站更高,使格柵除污機屢次出現兩側鏈條導軌變形和板式耙齒變形,經常發生牽引鏈脫落、咬齒錯位等問題。原有格柵除污機采用單耙鏈組結構,由左右2條牽引鏈組成一套耙鏈組,帶動齒耙做循環運動進行撈渣,格柵除污機總寬為2 500 mm,齒耙柵凈距為18 mm,格柵機總高為7 600 mm,格柵池長為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

由于該格柵除污機位于地下2層,凈空高度低,無法更換為鋼索式格柵除污機?？紤]把單耙鏈組結構改造為雙耙鏈組結構,雙耙鏈組格柵機由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,2套系統各自獨立,每套清污系統可分別進行保養和工作,如圖3所示。改造后的板式耙齒組件長度為 1 m×2組,縮短齒耙組件長度,使其不易發生變形,同時在檢修期間雙耙鏈組結構可以用單耙鏈組運行,不會因格柵前垃圾堆積造成溢流。改造后的格柵除污機運行近1年未發生故障。

圖3 雙耙鏈組反撈式格柵除污機

3.3 加強維護保養

格柵除污機長期在污水中使用,設備零部件容易老化,出現故障,從而影響或者導致生產中斷。為了保持和恢復機械設備的使用性能,延長設備使用壽命,要定期對其進行保養和維修。

1)設備運轉過程中,如有纖維雜物、塑料袋等纏繞阻塞耙齒鏈條時,應及時進行清理,避免鏈條受力過大導致斷裂。

2)機器正常運轉時,要定期觀察電機、減速機和軸承等位置的溫度是否正常,定期在各運動部位添加潤滑油脂。

3)污水浸泡零部件特別容易老化,應定期對浸泡在污水中的零部件進行檢查和更換。

4)減速機的良好潤滑是保障格柵除污機安全平穩運行的必要條件,要定期觀察留意減速機運轉情況,隨時補充及更換潤滑油脂,利用每次停機檢修或維護保養的機會更換新的潤滑油脂。

5)對于安裝在室內的格柵除污機要時刻關注腐蝕性氣體濃度和濕度,一旦發現腐蝕性氣體濃度或濕度超標應及時調整除臭系統的啟閉周期。對于腐蝕性氣體或濕度長期超標的污水提升泵站可加裝格柵除污機防護罩,如圖4所示,使格柵除污機主體設備與外界隔絕,從而保障控制柜中的電氣元件正常運行。

圖4 格柵除污機加裝防護罩

3.4 加強人員巡視

當遇到上游污水提升泵站突增水量或遭遇暴雨天氣,應第一時間加強人員巡視,一旦發現格柵除污機柵渣量激增時,可以適當調節時間繼電器,增加格柵除污機耙斗的運行次數,避免格柵前有大量污物堆積。當發現格柵除污機柵渣量長時間減少時,也可以適當調節繼電器,減少格柵除污機耙斗的運行次數,減少設備的磨損。

4 結束語

通過對城市中心區污水提升泵站格柵除污機的改造和加強維護保養,使城市中心區污水提升泵站格柵除污機故障率有了明顯下降。例如A、B污水提升泵站格柵除污機總故障次數從年平均維修12次下降至年平均維修保養2次,停產檢修時長減少40 h,確保污水提升泵站設備長期安全平穩運行,不僅為企業節省了維修費用開支,同時還減少了設備停產維修帶來的環境影響,從而提高了城市生活品質。