孔板格栅在污水厂MBR 工艺预处理段中的应用

张雁佳，严 勇，李土雄

（深圳市水务（集团）有限公司罗芳水质净化厂，广东深圳 518000）

0 引言

近年来，随着国家对污水厂出厂水质标准要求的提高，越来越多污水厂提标改造使用了MBR（Membrane Bio-Reactor，膜生物反应器）工艺，该工艺对预处理段垃圾拦截率要求很高。孔板格栅具有较小的过滤精度和较强的垃圾拦截能力，被广泛应用于MBR 工艺中。介绍并分析南方某污水厂MBR 工艺预处理段中孔板格栅的使用情况，针对出现的问题提出改造方案，为孔板格栅在南方污水厂的设计选型提供借鉴。

1 孔板格栅结构及运行原理

孔板格栅结构简单，主要由固定框架、带孔栅板、密封系统、电机传动系统、喷淋系统组成[1]，如图1 所示。一般情况下，孔板格栅需与压榨机、增压泵配套使用。

孔板格栅安装时，栅板方向平行于水流方向。工作时，污水从格栅中间流入，通过两侧栅板上的通孔流出，进入后续处理单元。此时，被拦截在设备内部的栅渣，通过栅板不断回转提升。同时，增压泵为喷淋系统提供合适压力的冲洗水，将栅板上的垃圾冲洗掉入溜渣槽并输送至压榨机处理。

图1 孔板格栅结构简图

2 工程概况

南方某污水厂提标改造后采用BNR-MBR（生物营养盐去除——膜生物反应器）处理工艺，设计处理水量40 万吨/天，出水标准为地表水准Ⅳ类（TN 除外）。工艺流程见图2。

该厂预处理段粗格栅使用2台20 mm 栅距的钢丝绳式回转格栅，细格栅使用8 台5 mm 孔径的非金属式孔板格栅（6 用2备），精细格栅使用12 台1 mm孔径的非金属式孔板格栅（10 用2 备），孔板格栅均配套合适的压榨机及增压泵。通过多道格栅与沉淀池的配合，预处理段强有力地拦截了来水的垃圾，为MBR 工艺顺利运行奠定了基础。

图2 南方某污水厂工艺流程

3 实际运行情况

3.1 孔板格栅截留能力强

细格栅、精细格栅能有效拦截直径大于栅板孔径的固体颗粒或絮状物，压榨机出渣量大。与传统格栅相比，孔板格栅截留能力强，具有高效的悬浮物去除效率和过水效率。以1.0 mm 栅隙为例，直径1.0 mm 的圆形孔眼实际过水面积为边长1.0 mm的方形格网过水面积的78.5%，因此，孔板格栅具有更为优越的截留能力[2]。

3.2 孔板格栅需要稳定的中压冲洗水

孔板格栅运行时，电机传动系统带动栅板不断回旋提升，垃圾被拦截在栅板内表面，增压泵需为喷淋系统提供大于0.6 MPa的稳定冲洗水，才能将栅孔缠绕或覆盖的垃圾冲洗掉，保证栅板洁净。若喷淋系统水压或水量不足，栅板冲洗不干净，易导致纤维缠绕、垃圾堵塞栅孔，格栅过水效率下降。因此，稳定的中压冲洗水对格栅运行具有重要的作用。

3.3 细格栅密封件和链条磨损严重

南方某污水厂来水含大量砂石，预处理段细格栅能将大部分砂石捞除，未被捞除的砂粒随着格栅运转不断磨损密封件和链条。一旦链条磨断，格栅栅框极易脱落或卡死，导致多块栅板栅框变形。同时，密封件磨损后，密封系统出现缺口造成大量垃圾泄漏，后端工艺设备运行异常导致故障频发。为解决垃圾泄漏问题、保护格栅，细格栅约2 个季度需更换整套密封件、2 年需更换磨损的链条，维修成本高。

3.4 精细格栅过水不畅

精细格栅栅板孔径只有1 mm，能有效拦截污水中的固体颗粒或絮状物，是保证MBR 系统的最后一道物理屏障。精细格栅投产前期，垃圾拦截效率高，设备过水顺畅。运行半年后，格栅开始出现壅水现象，栅板难以过水。但来厂水质并无变化，增压泵冲洗水量水压正常、格栅运转平稳、喷淋系统无堵塞、栅孔也未见堵塞，精细格栅过水不畅问题严重影响整个系统的处理水量。精细格栅投产前期和运行半年后的过水情况如图3 所示。

图3 精细格栅过水情况

4 改造方案

4.1 细格栅密封件和链条磨损严重问题

分析得出细格栅磨损严重主要有两方面原因：①孔板格栅密封系统由多块密封件填充组成，密封件相互运动并且存在间隙，砂石易进入间隙磨损密封件；②厂外污水管网难以彻底清淤，导致来厂污水中持续含大量砂石。由于孔板格栅为成熟产品，零件数量多、改造难度大，同时设备也在质保期内，不建议改造设备。因此，在细格栅前清除砂石是改造的重点。对此，制定如下改造方案：

（1）在粗格栅进水闸门检修井口增设一机械抓斗，利用桁车操作抓斗，抓取污水中的砂石。但由于该井口设计时并未考虑沉淀作用，水流速度快，砂石难以沉积，抓砂效果不理想。因此，建议在污水厂设计初期，考虑在粗格栅前增设停留时间约10 min的预沉砂池以及配套捞渣装置，能有效缓解进水中大量垃圾或砂石对提升泵和预处理设施的影响，降低冲击负荷。

（2）利用格栅检修井口，在细格栅每台格栅导流口前加装适宜高度的堵砂挡板，砂石被拦截在挡板前，污水则翻过挡板进入格栅正常处理，如图4 所示。对于挡板前拦截的砂石，可定期用抽砂泵将其从污水中清除。

图4 细格栅格栅机前加装挡板

该方案有3 个优点：①砂石拦截效果好，能有效缓解设备磨损；②加装挡板对水流或格栅运行无较大影响；③具有较强的改造可行性，关闭格栅机进出水闸门即可开展改造工程，无需减产或停产。加装挡板两周后发现，挡板前堆积了约30 cm 厚的砂石。由于砂石量大小不一，使用普通的潜水抽砂泵极易出现叶轮卡死故障，抽砂效果差。试验发现卧式抽砂泵抽砂效果好、故障率低，并且只需移动进水胶管至堵砂挡板处即可实现抽砂，操作方便。

4.2 精细格栅过水不畅问题

针对精细格栅过水不畅问题，检查发现活性微生物易在1 mm 孔径栅板的背水面繁殖形成一层生物膜，该生物膜覆盖栅孔形成一定的过水压力，降低栅板过水效率。同时，格栅喷淋系统无法将生物膜冲刷掉，也无法将栅孔冲通。多次试验发现，高压冲洗水能将栅孔冲通，但随着格栅在污水中运转，栅孔又被生物膜覆盖而过水不畅。用高浓度的草酸溶液清洗栅板，也仅能保证格栅短时间过水顺畅。试验最终发现，次氯酸钠溶液能有效解决精细格栅过水不畅问题，具体措施：仿照喷淋系统制作并安装栅板内外冲洗装置，关闭格栅喷淋水和进出水闸门，保持格栅连续正转。利用内外冲洗装置让适量的5%次氯酸钠溶液喷淋栅板。喷淋完成后，保持栅板在药水与污水的混合液中转动浸泡2 h。浸泡完成后，打开格栅进出水闸门，在冲洗装置中灌入中水将栅板清洗干净。利用次氯酸钠溶液的杀菌作用，能有效杀死栅板上的微生物、清除生物膜，保证精细格栅过水顺畅。

5 改造效果及维护保养注意事项

5.1 改造效果

细格栅加装挡砂板后，砂石拦截效果好，每月需使用抽砂泵清除挡板前堆积的砂石。格栅密封件和链条无明显磨痕，压榨机出渣基本无砂石。改造有效保护了设备，大大减少了格栅密封件和链条的更换次数，每年能节省大笔的维修费用。

经过次氯酸钠溶液清洗后，精细格栅能长时间保持较好的过水能力，设备运行正常平稳。但栅板长生物膜问题仍然存在，目前需要每月开展次氯酸钠溶液清洗栅板工作，保证设备过水顺畅。

5.2 维护保养注意事项

维修人员在日常维护保养孔板格栅工作中，需注意6 个关键点：

（1）定期检查格栅密封件、链条、栅板间橡胶板的磨损情况，磨损严重时需及时更换。

（2）定期检查并调整链条张紧情况，防止链条与底部导轨摩擦。

（3）定期检查轴承和电机运转情况，做好加注润滑脂、更换润滑油工作。

（4）定期检查喷淋系统喷嘴、冲洗水过滤器是否堵塞或破损，保证栅板洁净。

（5）定期检查栅框两侧固定螺栓，并做好螺栓更换计划。

（6）定期检查格栅配套增压泵、压榨机的运行情况，做好维护保养工作。

6 结语

孔板格栅运行平稳、截留能力强，能够有效拦截污水中的毛发、砂石、纤维等垃圾，为后续处理工艺的稳定运行奠定基础。但是，区域气候、来厂水质等因素均会影响孔板格栅的运行情况。建议充分考虑这些因素，在污水厂设计、设备选型或工程改造时提前做好调整。