移动式格栅除污机的应用与设计

移动式格栅除污机的应用与设计

郝兴建

郝兴建

贝尔芬格水处理技术（杭州）有限公司310000

摘要：格栅除污机是污水处理厂的第一道工序，它关系着污水处理厂后续工艺的顺利进行。格栅除污机有很多种形式，本文介绍了移动式格栅除污机的种类，设计以及国内应用情况。

关键词：移动式；格栅除污机；设计

一、前言

近年来国民经济快速发展，满足了人们的生活需求，但是现有的经济状况是以牺牲环境为代价的。污水处理厂的数量也在不断增长，在污水处理厂运行当中，格栅除污机位于处理工艺的首位，它能去除较大悬浮物，保证后续工艺安全运行。移动式格栅除污机以其投资少、运行可靠、一机多用、操作方便、维护成本低等优势，已逐步在给排水和污水处理行业中崭露头角，广泛被选择采用。

二、简述

移动式格栅除污机是一种用于城市给水、排水、市政水利、污水处理、城市防洪等设施处作拦截污物的清污设备，其主要作用是截取泵站进水口的粗大垃圾等杂物，用于保护水泵及减轻后续处理负荷。

常规泵站设计中，一般在进水口均设置固定式格栅除污机用于截取进水中的石块、树枝等垃圾，当泵站规模较大时，就出现了多台并列布置的局面，固定格栅的数量多至6～8台以上，造成工程投资大、设备利用率不高的弊端。

DGJ08-22-203《上海城市排水泵站设计规程》中提及当格栅数量超过3组时，建议使用移动式格栅除污机，因此，随着泵站规模的不断增大，移动式格栅除污机将更多地应用到水利工程。

移动式格栅除污机的关键是平面位移的定位精度和自动化控制水平，除污机移动（从第一格至第二格……）、定位、清污采用了机电一体的先进控制技术，由系统的PLC控制元件辅助机械动作，实现一套传动机构自动完成多仓清污目的。移动式格栅除污机关键部件全部设置在移动机架上，按控制指令要求可在轨道上逐仓直线移动并在任一仓格栅井的位置准确定位进行清污，除污机的耙斗采用重载结构形式，可高效地将污物从井下截取并提升至平台输送设备外运处置。

三、移动式格栅除污机的机型

目前在我国，移动式格栅除污机的规格品种已有多种，移动式格栅除污机根据具体的使用特性，适用的机型主要形式有：

1、移动式钢丝绳牵引伸缩臂格栅除污机；

2、移动式钢丝绳牵引耙斗格栅除污机；

3、移动式钢丝绳牵引抓斗格栅除污机；

4、移动式钢丝绳牵引铲抓式格栅除污机；

5、上悬移动式自动格栅除污机等等。

四、结构形式与设计计算

1、结构形式

移动式格栅除污机主要由行走机构、耙斗、上下牵引机构、翻耙机构、水下栅条等主要部件组成。可移动的行走机架为设备的核心，其包含了行走机构、机架、移动定位机构、作牵引耙斗上下行走的升降机构、耙斗开启或闭合的翻耙装置等。耙斗为重载型，耙齿为装配结构形式，以作调整间隙用；水下栅条按后序处理工况需要可加工成等距离间隙的组合件，上部为引导栅渣上升的托渣板。

行走机构采用减速电机带动上部机架及所有传动机构沿设置在平台上的钢轨作平面位移，并利用数字模块及感应控制技术保证设备移动至规定的位置后精确就位。通过钢丝绳传动将耙斗沿栅条下行，当抵达井底时，高程控制系统指令升降电机停机，此时翻耙机构动作，当耙斗到达规定的合耙角度时，控制系统指令翻耙机构停机，同时指令升降机构。将沉积于井底的垃圾及漂浮物捞出，耙斗到达机架卸料口时，设置在机架上方的刮板随耙斗的移动而徐徐将污物刮入随机行走的垃圾储物小车内（亦可设置螺旋压榨机），此时单次清污工作完成。根据污物量的多少，控制箱的PLC元件可设定每一仓的清污循环工作次数。当第一仓清污工作完毕后，控制系统将指令除污机的移动行走机构进入第二仓的正确位置进行上述清污工作，依此类推，直至完成所有仓位的清污工作。

2、主要构件计算

（一）耙污量及耙污频率计算

①栅渣量Wd=QmaxW186400/（K1）（kg）

式中：Qmax———最大通过污水量（m3/s）

W1———栅渣量，每1000m3污水中，当栅片净距为30～50mm时，渣量为0。03～0。01（m3）

K1———生活污水流量总变化系数=1.20

②除污频率Wh（每小时渣量）=Wd/24（kg/h）

n（每小时耙污次数）=Wh/Q污（次）

式中：Q污———每次耙污量=300kg（按2m耙宽计）

（二）耙斗牵引力计算

T（牵引力）=k（P1+fμ）（kg）

P1（下滑力）=（∑W-Ff）sinα（kg）

式中：∑W———耙斗截污时垂直总重=W1+W2（kg）

W1———耙斗装置自重（kg）

W2———污物重量（kg）

Ff———浮力（kg）

α———格栅安装角（°）

fμ———耙斗和污物提升时的摩阻力=μP2（kg）

μ———牵引摩擦系数=0.5

P2———耙斗和污物对栅条的法向推力=∑Wcosα（kg）

k———计算系数（考虑耙斗牵引时其他阻力增加）=1.5

（三）牵引功率计算

N1=TV/（6120η总）（kW）

式中：V———耙斗升降速度（m/min）

η总———总传动效率=η1η2η3

η1———牵引减速机传动效率

η2———传动系统轴承总效率

η3———绳筒与滑轮效率

（四）翻耙功率计算

N2=nM/97400/η（kW）

式中：n———翻耙减速机输出转速（r/min）

M———转臂力矩（kg.cm）

η———翻耙传动效率=0.7

（五）行驶功率计算

N3=∑PV行/6120/η（kW）

式中：∑P———P行+P风（kg）

P行———行驶阻力=1.3Q（μd+2K）/D（kg）

Q———行走机架及设备重量（kg）

μ———行走轴承滚动摩擦系数

d———轮轴直径（cm）

K———车轮滚动摩擦力臂=0.1（cm）

D———车轮直径（cm）

P风———风压阻力=qAC（kg）

Q———基本风压（按沿海地区考虑）=15（kg/m2）

A———机架移动部分有效迎风面积=kA，（m2）

k———机架结构型式迎风面的充满系数=0.5

A’———机架外部轮廓垂直于迎风面的面积（m2）

C———机架体型系数

V行———行驶速度（m/min）

η———行走机构传动效率=0.5

五、移动式格栅除污机的应用

水处理专用机械设备包括拦污机械、除砂及刮泥机械、曝气及搅拌设备、浓缩脱水设备、加药消毒设备、沼气利用设备、氧化脱盐设备、污泥后处置设备等。经过十几年的不断开发，形成了型式多样、规格繁多的局面，大致归纳为如下几种类型：一种是大型取水构筑物如电厂取水口使用的大型格栅，清污方式有链传动齿耙式、移动式和旋转滤网式，多为仿造西欧、苏联和日本等国产品。另一种是用于城市水厂的中等规格的格栅，清污方式有链条齿耙、钢丝绳齿耙、伸缩臂式、移动式等。再一种类型为细格栅，回转式固液分离机和弧型细格栅、直型细格栅阶梯格栅、筒式格栅等。

格栅清污设备在我国经过十多年的不断开发，已经形成了型式多样、规格繁多的局面。虽然移动式格栅清污机设备在国内发展的起步较晚，但普及面、需求量却在不断增长，受到了各有关方面的关注和扶持。在已公布的《当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录（第一批）》（国经贸资源[2000]159号）中，作为促进我国环保产业健康发展，加快环保产业产品结构调整，提高环保产业技术水平的重要举措，移动式格栅除污机被列入鼓励发展的环保产品设备之中。

由于国内水处理工程项目中，需要选用移动式格栅除污机的趋势日渐增多，移动式格栅除污机所具有的自身特性，使之能够较好地满足工艺处理要求，且投资少、运行可靠、一机多用、操作方便、维护成本低，已逐步在给排水和污水处理行业中崭露头角，广泛被选择采用。移动式格栅除污机所具有的技术性能方面的独特优越性，将成为今后环保水处理装备的主导产品。为此，国家标准化管理委员会2007年6月颁布了“第四批国标计划公示清单”，将制订“移动式格栅除污机国家标准”列入计划。这必将使移动式格栅除污机得到不断的发展提高。

六、结束语

移动式格栅除污机虽然在国内普遍应用，但是在机理、结构、控制等方面还需要进一步的研究和开发，除污力度和使用寿命方面也需要提高，不断提高移动式格栅除污机的综合技术性能不断提高，使其能够在我国环保事业发展中充分发挥作用。

参考文献：

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