張大群 (天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院)

　　由于不同處理工藝或不同處理單元中對(duì)殘存的固體粒徑、形態(tài)要求不同,為保證整個(gè)污水處理工藝過(guò)程的正常進(jìn)行，對(duì)格柵除污機(jī)的柵條間距、格柵形式、埋深、方向、負(fù)荷等均有不同的選擇及特定的要求。因而,過(guò)去那種僅采用單一形式、能達(dá)到“取渣——卸渣——轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)軌”動(dòng)作即可的格柵除污機(jī)，已遠(yuǎn)不能達(dá)到設(shè)計(jì)和工藝的要求。對(duì)其機(jī)理的探討、分析并不斷提高格柵除污機(jī)的設(shè)計(jì)、研制水平,已成為國(guó)內(nèi)水工業(yè)所關(guān)注的一項(xiàng)研究課題。

1 爬式格柵除污機(jī)

1.1 爬式格柵除污機(jī)的結(jié)構(gòu)組成
　　爬式格柵是爬式操作的全自動(dòng)機(jī)械清污機(jī)。用機(jī)械方法從水中清除漂流物和沉積物，可用作粗格柵或細(xì)格柵，也可作為順流或逆流格柵，其清除能力強(qiáng)，可靠性高。
　　爬式格柵是連續(xù)重負(fù)荷型機(jī)械除污機(jī)，特殊設(shè)計(jì)是保證沒(méi)有驅(qū)動(dòng)零部件在水下，這一特點(diǎn)可使其使用壽命延長(zhǎng)。
　　格柵設(shè)計(jì)主要按照給定水位差而定。一般水位差為1m(污水處理)和1.5m(冷卻水處理),整座設(shè)備及其部件則相應(yīng)設(shè)定。格柵的全部機(jī)件都能承受所有在操縱、制造、運(yùn)輸、安裝和運(yùn)行中出現(xiàn)的載荷和應(yīng)力,設(shè)計(jì)安全參數(shù)為1.25以上,整機(jī)在運(yùn)行中無(wú)振動(dòng)或噪音,并考慮到容易拆卸和修理。
　　爬式格柵除污機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 爬式格柵除污機(jī)的運(yùn)行操作
　　如果格柵柵條上沉積足夠的柵物，以致柵條上下游水位差達(dá)到預(yù)定值，測(cè)量裝置給出信號(hào),電動(dòng)機(jī)起動(dòng)開(kāi)始格柵工作過(guò)程。正常情況下，一個(gè)循環(huán)由四個(gè)步驟組成:下行、把人、上升和排渣。
　　下行： 清污小車(chē)和齒把一起往下走,齒把在下行過(guò)程中呈張開(kāi)姿勢(shì),以保持與柵條一定大的距離,這樣可以耙入大柵物。
　　耙入： 如果齒耙達(dá)到溝渠底部,清污小車(chē)的驅(qū)動(dòng)軸也接近銷(xiāo)釘齒條的下端,齒條齒輪的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)強(qiáng)行把齒耙關(guān)閉。齒耙鏟入柵物并進(jìn)一步耙進(jìn)柵條間隙內(nèi)。
　　上升：清污小車(chē)和緊閉齒耙一起往上走。齒耙收集所有沉積在柵條上的柵物并接著提升至排放位置。
　　排渣： 耙斗繼續(xù)上升到刮掃器位置,刮掃器從耙斗把柵物推下落在排放槽里,掉人柵物收集器。這時(shí)清污小車(chē)的驅(qū)動(dòng)軸上升接近銷(xiāo)釘齒條的上端，齒條齒輪的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)把齒耙張開(kāi),同時(shí)刮掃器回到原位置。下一個(gè)清除循環(huán)開(kāi)始。在自動(dòng)操作時(shí),清除循環(huán)自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行。
　　如果齒耙在往上行走過(guò)程中遇到障礙物而不能繼續(xù)上行,清污小車(chē)停止運(yùn)動(dòng),齒條齒輪停止轉(zhuǎn)動(dòng),由于電動(dòng)機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)致使清污小車(chē)?yán)@驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)、小車(chē)向前傾.齒耙可繞過(guò)小障礙物。如果障礙物太大,清污小車(chē)驅(qū)動(dòng)軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),使過(guò)載保護(hù)彈簧受到進(jìn)一步壓縮,極限開(kāi)關(guān)將被打開(kāi)并給出停機(jī)求助信號(hào)。

2 耙斗式格柵除污機(jī)

2.1 耙斗式格柵除污機(jī)和結(jié)構(gòu)
　　組成耙斗格柵是由鋼絲繩操作,全自動(dòng)機(jī)械清污,主要用作粗格柵,安裝在大流量深溝渠里。此格柵特別適用清除水中非常大的污物,可一層層地除去格柵前任何類(lèi)型污物。由于清潔能力強(qiáng)、運(yùn)行可靠,故允許大流量通過(guò)。
　　耙斗格柵是連續(xù)重負(fù)荷型機(jī)械除污機(jī),其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是智能清除技術(shù)。格柵設(shè)計(jì)主要按照給定水位差而定,一般水位差為lm(污水處理)和1.5m(冷卻水處理),整座設(shè)置及其部件則相應(yīng)設(shè)定。格柵的全部機(jī)件設(shè)計(jì)能承受所有操縱、制造、運(yùn)輸、安裝和運(yùn)行中出現(xiàn)的載荷和應(yīng)力,設(shè)計(jì)安全系數(shù)為1.25以上。整機(jī)在運(yùn)行中無(wú)振動(dòng)或噪音,并考慮到容易拆卸、修理。
　　耙斗式格柵除污機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
2.2 把斗格柵除污機(jī)的運(yùn)行操作
　　如果格柵上沉積足夠的柵物,以致柵條上、下游水位差達(dá)到預(yù)定值,測(cè)量裝置則給出信號(hào),電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開(kāi)始格柵工作過(guò)程。正常情況下,一個(gè)循環(huán)由四個(gè)步驟組成:下行、耙入、上升和排渣。
　　下行：滾筒放下鋼絲繩，小車(chē)和耙斗一起往下行走, 耙斗保持張開(kāi)姿勢(shì), 耙齒保持與格柵一定大的距離,這樣可以耙入大柵物。
　　耙入：如果耙斗到溝渠底部,提升鋼絲繩停止下降。搖臂轉(zhuǎn)動(dòng),放長(zhǎng)控制繩,讓耙斗關(guān)閉, 耙齒鏟入柵條前柵物并進(jìn)一步耙進(jìn)柵條間隙內(nèi)。
　　上升：滾筒卷動(dòng)鋼絲繩,小車(chē)和緊閉耙斗一起往上行走, 耙斗收集所有沉積在柵條上的柵物并接著提升至排放位置。
　　排渣：耙斗繼續(xù)上升到刮掃器位置,刮板把柵物從耙斗推落在排放槽里,滑進(jìn)柵物收集裝置,小車(chē)停止上升運(yùn)動(dòng)。滾筒又放下鋼絲繩,小車(chē)和耙斗又往下走,搖臂轉(zhuǎn)動(dòng),收短控制繩, 耙斗慢慢張開(kāi),同時(shí)刮掃器回到原位置。下個(gè)清除循環(huán)開(kāi)始。

　　在自動(dòng)操作時(shí),清除循環(huán)自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行,直到全部柵物被清除干凈,格柵上、下游水位差小于預(yù)定值。小車(chē)和耙斗回到上極限位置停留,等待下次清潔過(guò)程。
　　如果小車(chē)在行走過(guò)程中遇到障礙物而不能繼續(xù)下行,提升鋼絲繩則自然松弛,松繩感應(yīng)器開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)感應(yīng)器轉(zhuǎn)動(dòng)到極限開(kāi)關(guān)位置,控制機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂,放長(zhǎng)控制繩,讓耙斗關(guān)閉, 耙住最上層?xùn)盼?提升機(jī)械開(kāi)始提升小車(chē)和耙斗,把柵物運(yùn)至刮掃器。這個(gè)程序可在任何位置開(kāi)始,重復(fù)進(jìn)行直到格柵前全部柵物-一層一層地清除掉。完成全部清除過(guò)程后耙斗停留在上極限位置。如果耙斗重復(fù)了預(yù)定次數(shù)仍然不能下降到溝渠底部,格柵就停止工作并發(fā)出求助信號(hào)。
　　提升過(guò)程中耙斗被卡住時(shí),過(guò)載保護(hù)裝置發(fā)現(xiàn)信號(hào)停機(jī)并發(fā)出檢查故障信號(hào)。

3、五種格柵除污機(jī)的性能和特點(diǎn)

3.1 爬式格柵除污機(jī)
　?、?無(wú)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部件浸入水中；
　?、?銷(xiāo)釘齒條驅(qū)動(dòng)清污齒耙,爬行平穩(wěn);
　?、?因沒(méi)有鏈條或繩索,無(wú)延伸現(xiàn)象,所以不用校準(zhǔn);
　?、?清除齒耙不會(huì)走斜,也不會(huì)卡住。這個(gè)特點(diǎn)對(duì)細(xì)格柵尤為重要;
　?、?由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的清除耙可在任何部位停下,利于維修;
　?、?齒耙是沿著整個(gè)柵條耙入至柵條間的,可準(zhǔn)確無(wú)誤;
　?、?因運(yùn)動(dòng)中既有電機(jī)驅(qū)動(dòng)又有耙的自重,可提高清除能力;
　?、?在整個(gè)清污過(guò)程中,電動(dòng)機(jī)和減速器不需改變方向,使設(shè)備得到保護(hù)。
3.2 把斗格柵除污機(jī)
　?、?耙斗清除機(jī)構(gòu)的運(yùn)行受到強(qiáng)制導(dǎo)向;
　?、?耙斗上升清除過(guò)程中被強(qiáng)制緊閉,不可能開(kāi)啟;
　?、?耙斗承載能力大,這因?yàn)榍謇硇≤?chē)和清除機(jī)構(gòu)相互分開(kāi)運(yùn)動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn)裝載能力為250kg/m
　　④ 操作穩(wěn)定性高,重復(fù)清除循環(huán)可清除大量漂浮物;
　?、?清除循環(huán)可以在任何位置開(kāi)始;
　?、?清理小車(chē)帶有4只手輪,小車(chē)和耙斗運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立,可以保證機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性和剛度;
　?、?耙斗清除機(jī)構(gòu)上升和下降的速率不同;
　　⑧ 耙斗張開(kāi)的幅度較大,可達(dá)600mm。
3.3 鋼繩式格柵除污機(jī)
　　① 結(jié)構(gòu)巧妙、構(gòu)思新穎,3根鋼繩在旋轉(zhuǎn)軸承、懸架、導(dǎo)桿、傳感器控制作用下,轉(zhuǎn)向自如,實(shí)現(xiàn)取渣、卸渣、翻轉(zhuǎn)方向的全過(guò)程自動(dòng)循環(huán);
　?、?適用于深水渠中,一般可在2.8～4.9m深水處工作；
　?、?所有運(yùn)動(dòng)元件均在水面上,使用壽命長(zhǎng);
　?、?前耙抓斗容量大,可用于污物量大的場(chǎng)合;
　?、?前耙式抓斗可達(dá)到渠底，直接挖耙渠底沉積的垃圾;
　?、?結(jié)構(gòu)所需凈空較高鏈?zhǔn)礁駯懦蹤C(jī)小,但比連續(xù)自動(dòng)回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)要大;
　?、?耙斗的提升運(yùn)作與控制回轉(zhuǎn)的電機(jī)各自獨(dú)立,功能、動(dòng)作準(zhǔn)確可靠;
　?、?可垂直安裝或接近垂直安裝,而不影響耙抓垃圾的效果;
　?、?格柵機(jī)帶有調(diào)整鋼繩長(zhǎng)度的裝置;
　?、?零件更換不頻繁，維護(hù)費(fèi)用低,但造價(jià)高。
3.4 高鏈?zhǔn)礁駯懦垧?/b>
　?、?構(gòu)造簡(jiǎn)單、構(gòu)思巧妙,傳動(dòng)裝置不隨祀架運(yùn)動(dòng)，故不會(huì)被水淹沒(méi);
　?、?鏈條在水上,制造安裝要求低,可采用標(biāo)準(zhǔn)件;
　　③ 傳動(dòng)裝置僅為一套,可同時(shí)操縱耙齒的上下運(yùn)動(dòng)及前后運(yùn)動(dòng);
　?、?適用于淺水渠中,通常用于水下柵條1.5～1.8m以下的淺水中,因?yàn)楫?dāng)柵條1.8～2.5m時(shí), 耙齒的伸臂過(guò)長(zhǎng),所需凈空間過(guò)大:
　?、?此機(jī)械使用范圍最大水深應(yīng)不超過(guò)2.5m。如深度繼續(xù)加大,鏈條咬合部分不可避免地浸在水中,導(dǎo)致腐蝕與磨損,縮短使用壽命;
　　⑥ 由于把斗的伸臂較長(zhǎng),故一般前把齒斗的容量較少;
　?、?運(yùn)動(dòng)元件的維護(hù)較困難,甚至可能要抽干水方可維護(hù);
　　⑧ 鏈耙不能完全接近渠底,對(duì)沉積池底的垃圾清除效果不夠理想。
3.5 連續(xù)自動(dòng)回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)
　?、?結(jié)構(gòu)所需凈空較低;
　?、?由鏈傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)耙齒鏈,可把耙齒裝配成一組連續(xù)的、等距離的耙齒；
　?、?設(shè)計(jì)構(gòu)思新穎,且耙齒間距可構(gòu)成系列,按不同污物的固體粒徑大小,選擇不同間距;
　?、?耙齒鏈的下部浸入進(jìn)水溝槽中,在水下工作,故適于在較深水槽中工作;
　　⑤ 耙齒鏈運(yùn)動(dòng)到設(shè)備上方時(shí),由于槽輪和彎軌的導(dǎo)向,大部分固體物質(zhì)靠重力下落,另一部分靠橡膠板的反向運(yùn)動(dòng)將雜物洗刷干凈;
　?、?水下的鏈嚙合,將導(dǎo)致腐蝕與磨損,縮短使用壽命;
　　⑦ 運(yùn)動(dòng)元件的維護(hù)較困難;
　?、?格柵的安裝角度太陡或垂直進(jìn)入,鏈耙的清理效果將受影響,有部分去除物可能返回渠道；
　?、?鏈耙不能完全接近渠底,對(duì)沉積池底垃圾的清除效果較差。
　　綜上所述,新型格柵除污機(jī)在耙精度、除污力度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度等方面已作了改進(jìn),使其綜合技術(shù)性能有所提高。這些新型格柵除污機(jī)也必將在我國(guó)水工業(yè)的快速發(fā)展中,充分發(fā)揮其固有的作用，顯示出它們?cè)诩夹g(shù)性能方面獨(dú)特的優(yōu)越性。　

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　　注：此文發(fā)表在《中國(guó)給水排水》雜志，1998-5期