兖州污水处理厂粗格栅的优化改造

张红卫，杨永强，王婷婷，杨媚，王凯，孟骁

（1.济宁兖州区公用水务有限公司，山东 济宁 272106；2.光大清洁技术股份有限公司，北京 100080；3.中国环境保护产业协会，北京 100037）

济宁兖州区公用水务有限公司在济宁市兖州区拥有三座城镇污水处理厂，分别是兖州污水处理厂、兖州第三污水处理厂、兖州大禹污水处理厂。

兖州污水处理厂、兖州第三污水处理厂位于兖州区西南侧，分别占地90 亩（1 亩=1/15 公顷）和60 亩，服务面积约35km2，服务人口约30 万人，主要处理兖州区东城区、西城区及兖州工业园内的生活污水及部分工业废水。兖州污水处理厂设计处理能力为6 万t/d，采用“活性污泥-流动床集成+活性砂滤池”工艺。兖州第三污水处理厂设计处理能力为4 万t/d，采用“改良厌氧/缺氧/好氧法（A/A/O）+活性砂滤池”处理工艺。兖州大禹污水处理厂位于兖州区新兖镇于村，占地54 亩，服务人口约10 万人，主要处理兖州经济开发区内的工业废水及生活污水，设计处理能力为4 万t/d，采用百乐克、“改良A/A/O+活性砂滤池”处理工艺。三个污水处理厂出水水质均执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A 标准，处理后的中水经调水泵分别调至泗河和大安河作为景观用水，全区污水集中处理率在98%左右。三座污水处理厂的污水处理设施完善，可满足兖州城市污水的处理需求。

1 改造背景

粗格栅间是污水处理厂中污水处理的第一道预处理工序，一般设于污水处理的进水渠道上。主要作用是去除污水中较大的悬浮或漂浮物，以减轻后续工艺的处理负荷，并起到保护水泵、管道、仪表等的作用[1]。据统计，60%以上的污水处理厂由于预处理过程存在问题而严重影响了后续处理过程的运转，在这些污水处理厂中，30%以上的运转问题又直接与预处理过程有关[2]。因此，粗格栅的稳定且有效运行应引起足够重视。

常用的粗格栅主要包括：回转式格栅除污机、链式格栅除污机、抓斗式格栅除污机、阶梯式格栅除污机等[3]。兖州污水处理厂于2000 年进口德国回转式运动耙齿格栅2 台（型号：KR-N2），主要由带耙齿的清洁拖板、卸载系统、带小齿条轨道的侧面导向框、安装在清洁拖板上的驱动单元和可清洗的栅条等组成，技术参数见下表。

回转式运动耙齿格栅的耙齿是通过液位或时间控制进行工作的，是一个循环运行过程：耙齿下降同时进入栅条→把栅渣物运送到排出口→栅渣物被有力的驱动系统排出到压渣机→清洁拖板返回到原始位置。

回转式运动耙齿格栅技术参数

早期来水量小、水位低、水流速度慢，清污机的清污效果尚可，能够保证正常通水。但随着来水量不断加大，致使水位升高、水流速度加快，高液位运行时电动机、减速机轴向密封容易进水，特别是在雨季，需先关闭进水闸门来降低液位才能运行。改造前回转式运动耙齿格栅工作现场见图1。

图1 改造前回转式运动耙齿格栅工作现场图

2 存在的问题

格栅是污水进入污水处理厂的第一个环节，也是重要的环节之一，粗格栅电机或减速机出现问题后，停机检修时间较长，对后续污水处理环节造成很大影响。为此，污水处理厂对目前存在的问题进行了分析，认为，电动阀门减速机轴向的密封形式结构简单，密封性差；电机在水位高时同样存在进水问题，改造困难较大；粗格栅自动化程度低，除渣方式为人工清渣，劳动强度大。运行过程中的格栅机见图2，起始位置的格栅机见图3。

图2 运行过程中的格栅机图

图3 起始位置的格栅机图

3 改造方案

（1）改用新的密封方式，将进水电动阀门减速机的轴向密封改为新型独创迷宫式机械密封的形式，并对设备其他容易进水的薄弱环节进行了全面的升级改造，保证设备在高液位的运行环境下能够正常运行，水不会进入到设备中。

（2）格栅除污机及螺旋输送机一般有两种自动控制运行方式：一种是利用时间继电器自动控制运行；另一种是根据格栅前后水位差规律自动控制运行[4]。兖州污水处理厂选择的是时间继电器的控制方式。对电控箱进行了升级改造，设备接入可编程逻辑控制器（PLC）实现自动化控制。根据实际经验，预设油泵提前运行30s、运行超时900s 输送机运行延时30s、间隔运行时间等参数，设备根据设定的间隔运行时间自行启动，进行捞渣除渣操作，降低了人工的劳动强度，设备的安全性和可靠性大大提升。

（3）改用新型动力系统，将设备的电动机改为液压马达，在保证动力的同时缓解了高液位的影响，设备的可靠性得到提升。轴向密封改造见图4，液压马达见图5。

图4 轴向密封改造图

图5 液压马达图

4 升级改造后运行效果及参数变化对比

通过改造有效延长了设备使用寿命，提高了设备使用的可靠性，节约设备投资约40 万元；大幅减少了闸门得开关频次；实现了全自动运行。进水闸门见图6，液压站见图7。

图6 进水闸门图

图7 液压站图

5 推广意义及价值

兖州污水处理厂是较为典型的城市污水处理厂，处理的污水以城市生活污水为主，因而本技术改造具有较为广泛的适用性，可被借鉴应用于大多数城市生活污水处理厂中不同类型的粗格栅，能够有效解决粗格栅普遍存在的因液位过高而无法运行等问题。