新型格栅除污机的性能与特点

张大群 (天津市市政工程设计研究院)

　　由于不同处理工艺或不同处理单元中对残存的固体粒径、形态要求不同,为保证整个污水处理工艺过程的正常进行，对格栅除污机的栅条间距、格栅形式、埋深、方向、负荷等均有不同的选择及特定的要求。因而,过去那种仅采用单一形式、能达到“取渣——卸渣——转向或转轨”动作即可的格栅除污机，已远不能达到设计和工艺的要求。对其机理的探讨、分析并不断提高格栅除污机的设计、研制水平,已成为国内水工业所关注的一项研究课题。

1 爬式格栅除污机

1.1 爬式格栅除污机的结构组成
　　爬式格栅是爬式操作的全自动机械清污机。用机械方法从水中清除漂流物和沉积物，可用作粗格栅或细格栅，也可作为顺流或逆流格栅，其清除能力强，可靠性高。
　　爬式格栅是连续重负荷型机械除污机，特殊设计是保证没有驱动零部件在水下，这一特点可使其使用寿命延长。
　　格栅设计主要按照给定水位差而定。一般水位差为1m(污水处理)和1.5m(冷却水处理),整座设备及其部件则相应设定。格栅的全部机件都能承受所有在操纵、制造、运输、安装和运行中出现的载荷和应力,设计安全参数为1.25以上,整机在运行中无振动或噪音,并考虑到容易拆卸和修理。
　　爬式格栅除污机的结构如图1所示。

1.2 爬式格栅除污机的运行操作
　　如果格栅栅条上沉积足够的栅物，以致栅条上下游水位差达到预定值，测量装置给出信号,电动机起动开始格栅工作过程。正常情况下，一个循环由四个步骤组成:下行、把人、上升和排渣。
　　下行： 清污小车和齿把一起往下走,齿把在下行过程中呈张开姿势,以保持与栅条一定大的距离,这样可以耙入大栅物。
　　耙入： 如果齿耙达到沟渠底部,清污小车的驱动轴也接近销钉齿条的下端,齿条齿轮的继续转动强行把齿耙关闭。齿耙铲入栅物并进一步耙进栅条间隙内。
　　上升：清污小车和紧闭齿耙一起往上走。齿耙收集所有沉积在栅条上的栅物并接着提升至排放位置。
　　排渣： 耙斗继续上升到刮扫器位置,刮扫器从耙斗把栅物推下落在排放槽里,掉人栅物收集器。这时清污小车的驱动轴上升接近销钉齿条的上端，齿条齿轮的继续转动把齿耙张开,同时刮扫器回到原位置。下一个清除循环开始。在自动操作时,清除循环自动重复进行。
　　如果齿耙在往上行走过程中遇到障碍物而不能继续上行,清污小车停止运动,齿条齿轮停止转动,由于电动机继续转动致使清污小车绕驱动轴转动、小车向前倾.齿耙可绕过小障碍物。如果障碍物太大,清污小车驱动轴继续转动,使过载保护弹簧受到进一步压缩,极限开关将被打开并给出停机求助信号。

2 耙斗式格栅除污机

2.1 耙斗式格栅除污机和结构
　　组成耙斗格栅是由钢丝绳操作,全自动机械清污,主要用作粗格栅,安装在大流量深沟渠里。此格栅特别适用清除水中非常大的污物,可一层层地除去格栅前任何类型污物。由于清洁能力强、运行可靠,故允许大流量通过。
　　耙斗格栅是连续重负荷型机械除污机,其设计特点是智能清除技术。格栅设计主要按照给定水位差而定,一般水位差为lm(污水处理)和1.5m(冷却水处理),整座设置及其部件则相应设定。格栅的全部机件设计能承受所有操纵、制造、运输、安装和运行中出现的载荷和应力,设计安全系数为1.25以上。整机在运行中无振动或噪音,并考虑到容易拆卸、修理。
　　耙斗式格栅除污机的结构如图2所示。
2.2 把斗格栅除污机的运行操作
　　如果格栅上沉积足够的栅物,以致栅条上、下游水位差达到预定值,测量装置则给出信号,电动机启动开始格栅工作过程。正常情况下,一个循环由四个步骤组成:下行、耙入、上升和排渣。
　　下行：滚筒放下钢丝绳，小车和耙斗一起往下行走, 耙斗保持张开姿势, 耙齿保持与格栅一定大的距离,这样可以耙入大栅物。
　　耙入：如果耙斗到沟渠底部,提升钢丝绳停止下降。摇臂转动,放长控制绳,让耙斗关闭, 耙齿铲入栅条前栅物并进一步耙进栅条间隙内。
　　上升：滚筒卷动钢丝绳,小车和紧闭耙斗一起往上行走, 耙斗收集所有沉积在栅条上的栅物并接着提升至排放位置。
　　排渣：耙斗继续上升到刮扫器位置,刮板把栅物从耙斗推落在排放槽里,滑进栅物收集装置,小车停止上升运动。滚筒又放下钢丝绳,小车和耙斗又往下走,摇臂转动,收短控制绳, 耙斗慢慢张开,同时刮扫器回到原位置。下个清除循环开始。

　　在自动操作时,清除循环自动重复进行,直到全部栅物被清除干净,格栅上、下游水位差小于预定值。小车和耙斗回到上极限位置停留,等待下次清洁过程。
　　如果小车在行走过程中遇到障碍物而不能继续下行,提升钢丝绳则自然松弛,松绳感应器开始转动。当感应器转动到极限开关位置,控制机械转动摇臂,放长控制绳,让耙斗关闭, 耙住最上层栅物,提升机械开始提升小车和耙斗,把栅物运至刮扫器。这个程序可在任何位置开始,重复进行直到格栅前全部栅物-一层一层地清除掉。完成全部清除过程后耙斗停留在上极限位置。如果耙斗重复了预定次数仍然不能下降到沟渠底部,格栅就停止工作并发出求助信号。
　　提升过程中耙斗被卡住时,过载保护装置发现信号停机并发出检查故障信号。

3、五种格栅除污机的性能和特点

3.1 爬式格栅除污机
　　① 无移动的驱动部件浸入水中；
　　② 销钉齿条驱动清污齿耙,爬行平稳;
　　③ 因没有链条或绳索,无延伸现象,所以不用校准;
　　④ 清除齿耙不会走斜,也不会卡住。这个特点对细格栅尤为重要;
　　⑤ 由电机直接驱动的清除耙可在任何部位停下,利于维修;
　　⑥ 齿耙是沿着整个栅条耙入至栅条间的,可准确无误;
　　⑦ 因运动中既有电机驱动又有耙的自重,可提高清除能力;
　　⑧ 在整个清污过程中,电动机和减速器不需改变方向,使设备得到保护。
3.2 把斗格栅除污机
　　① 耙斗清除机构的运行受到强制导向;
　　② 耙斗上升清除过程中被强制紧闭,不可能开启;
　　③ 耙斗承载能力大,这因为清理小车和清除机构相互分开运动。标准装载能力为250kg/m
　　④ 操作稳定性高,重复清除循环可清除大量漂浮物;
　　⑤ 清除循环可以在任何位置开始;
　　⑥ 清理小车带有4只手轮,小车和耙斗运动相互独立,可以保证机构的稳定性和刚度;
　　⑦ 耙斗清除机构上升和下降的速率不同;
　　⑧ 耙斗张开的幅度较大,可达600mm。
3.3 钢绳式格栅除污机
　　① 结构巧妙、构思新颖,3根钢绳在旋转轴承、悬架、导杆、传感器控制作用下,转向自如,实现取渣、卸渣、翻转方向的全过程自动循环;
　　② 适用于深水渠中,一般可在2.8～4.9m深水处工作；
　　③ 所有运动元件均在水面上,使用寿命长;
　　④ 前耙抓斗容量大,可用于污物量大的场合;
　　⑤ 前耙式抓斗可达到渠底，直接挖耙渠底沉积的垃圾;
　　⑥ 结构所需净空较高链式格栅除污机小,但比连续自动回转式格栅除污机要大;
　　⑦ 耙斗的提升运作与控制回转的电机各自独立,功能、动作准确可靠;
　　⑧ 可垂直安装或接近垂直安装,而不影响耙抓垃圾的效果;
　　⑨ 格栅机带有调整钢绳长度的装置;
　　⑩ 零件更换不频繁，维护费用低,但造价高。
3.4 高链式格栅除污饥
　　① 构造简单、构思巧妙,传动装置不随祀架运动，故不会被水淹没;
　　② 链条在水上,制造安装要求低,可采用标准件;
　　③ 传动装置仅为一套,可同时操纵耙齿的上下运动及前后运动;
　　④ 适用于浅水渠中,通常用于水下栅条1.5～1.8m以下的浅水中,因为当栅条1.8～2.5m时, 耙齿的伸臂过长,所需净空间过大:
　　⑤ 此机械使用范围最大水深应不超过2.5m。如深度继续加大,链条咬合部分不可避免地浸在水中,导致腐蚀与磨损,缩短使用寿命;
　　⑥ 由于把斗的伸臂较长,故一般前把齿斗的容量较少;
　　⑦ 运动元件的维护较困难,甚至可能要抽干水方可维护;
　　⑧ 链耙不能完全接近渠底,对沉积池底的垃圾清除效果不够理想。
3.5 连续自动回转式格栅除污机
　　① 结构所需净空较低;
　　② 由链传动驱动耙齿链,可把耙齿装配成一组连续的、等距离的耙齿；
　　③ 设计构思新颖,且耙齿间距可构成系列,按不同污物的固体粒径大小,选择不同间距;
　　④ 耙齿链的下部浸入进水沟槽中,在水下工作,故适于在较深水槽中工作;
　　⑤ 耙齿链运动到设备上方时,由于槽轮和弯轨的导向,大部分固体物质靠重力下落,另一部分靠橡胶板的反向运动将杂物洗刷干净;
　　⑥ 水下的链啮合,将导致腐蚀与磨损,缩短使用寿命;
　　⑦ 运动元件的维护较困难;
　　⑧ 格栅的安装角度太陡或垂直进入,链耙的清理效果将受影响,有部分去除物可能返回渠道；
　　⑨ 链耙不能完全接近渠底,对沉积池底垃圾的清除效果较差。
　　综上所述,新型格栅除污机在耙精度、除污力度、结构强度及刚度等方面已作了改进,使其综合技术性能有所提高。这些新型格栅除污机也必将在我国水工业的快速发展中,充分发挥其固有的作用，显示出它们在技术性能方面独特的优越性。　

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　　注：此文发表在《中国给水排水》杂志，1998-5期