張大群 (天津市市政工程設計研究院)

　　由于不同處理工藝或不同處理單元中對殘存的固體粒徑、形態要求不同,為保證整個污水處理工藝過程的正常進行，對格柵除污機的柵條間距、格柵形式、埋深、方向、負荷等均有不同的選擇及特定的要求。因而,過去那種僅采用單一形式、能達到“取渣——卸渣——轉向或轉軌”動作即可的格柵除污機，已遠不能達到設計和工藝的要求。對其機理的探討、分析并不斷提高格柵除污機的設計、研制水平,已成為國內水工業所關注的一項研究課題。

1 爬式格柵除污機

1.1 爬式格柵除污機的結構組成
　　爬式格柵是爬式操作的全自動機械清污機。用機械方法從水中清除漂流物和沉積物，可用作粗格柵或細格柵，也可作為順流或逆流格柵，其清除能力強，可靠性高。
　　爬式格柵是連續重負荷型機械除污機，特殊設計是保證沒有驅動零部件在水下，這一特點可使其使用壽命延長。
　　格柵設計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),整座設備及其部件則相應設定。格柵的全部機件都能承受所有在操縱、制造、運輸、安裝和運行中出現的載荷和應力,設計安全參數為1.25以上,整機在運行中無振動或噪音,并考慮到容易拆卸和修理。
　　爬式格柵除污機的結構如圖1所示。

1.2 爬式格柵除污機的運行操作
　　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到預定值，測量裝置給出信號,電動機起動開始格柵工作過程。正常情況下，一個循環由四個步驟組成:下行、把人、上升和排渣。
　　下行： 清污小車和齒把一起往下走,齒把在下行過程中呈張開姿勢,以保持與柵條一定大的距離,這樣可以耙入大柵物。
　　耙入： 如果齒耙達到溝渠底部,清污小車的驅動軸也接近銷釘齒條的下端,齒條齒輪的繼續轉動強行把齒耙關閉。齒耙鏟入柵物并進一步耙進柵條間隙內。
　　上升：清污小車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。這時清污小車的驅動軸上升接近銷釘齒條的上端，齒條齒輪的繼續轉動把齒耙張開,同時刮掃器回到原位置。下一個清除循環開始。在自動操作時,清除循環自動重復進行。
　　如果齒耙在往上行走過程中遇到障礙物而不能繼續上行,清污小車停止運動,齒條齒輪停止轉動,由于電動機繼續轉動致使清污小車繞驅動軸轉動、小車向前傾.齒耙可繞過小障礙物。如果障礙物太大,清污小車驅動軸繼續轉動,使過載保護彈簧受到進一步壓縮,極限開關將被打開并給出停機求助信號。

2 耙斗式格柵除污機

2.1 耙斗式格柵除污機和結構
　　組成耙斗格柵是由鋼絲繩操作,全自動機械清污,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型污物。由于清潔能力強、運行可靠,故允許大流量通過。
　　耙斗格柵是連續重負荷型機械除污機,其設計特點是智能清除技術。格柵設計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),整座設置及其部件則相應設定。格柵的全部機件設計能承受所有操縱、制造、運輸、安裝和運行中出現的載荷和應力,設計安全系數為1.25以上。整機在運行中無振動或噪音,并考慮到容易拆卸、修理。
　　耙斗式格柵除污機的結構如圖2所示。
2.2 把斗格柵除污機的運行操作
　　如果格柵上沉積足夠的柵物,以致柵條上、下游水位差達到預定值,測量裝置則給出信號,電動機啟動開始格柵工作過程。正常情況下,一個循環由四個步驟組成:下行、耙入、上升和排渣。
　　下行：滾筒放下鋼絲繩，小車和耙斗一起往下行走, 耙斗保持張開姿勢, 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。搖臂轉動,放長控制繩,讓耙斗關閉, 耙齒鏟入柵條前柵物并進一步耙進柵條間隙內。
　　上升：滾筒卷動鋼絲繩,小車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,滑進柵物收集裝置,小車停止上升運動。滾筒又放下鋼絲繩,小車和耙斗又往下走,搖臂轉動,收短控制繩, 耙斗慢慢張開,同時刮掃器回到原位置。下個清除循環開始。

　　在自動操作時,清除循環自動重復進行,直到全部柵物被清除干凈,格柵上、下游水位差小于預定值。小車和耙斗回到上極限位置停留,等待下次清潔過程。
　　如果小車在行走過程中遇到障礙物而不能繼續下行,提升鋼絲繩則自然松弛,松繩感應器開始轉動。當感應器轉動到極限開關位置,控制機械轉動搖臂,放長控制繩,讓耙斗關閉, 耙住最上層柵物,提升機械開始提升小車和耙斗,把柵物運至刮掃器。這個程序可在任何位置開始,重復進行直到格柵前全部柵物-一層一層地清除掉。完成全部清除過程后耙斗停留在上極限位置。如果耙斗重復了預定次數仍然不能下降到溝渠底部,格柵就停止工作并發出求助信號。
　　提升過程中耙斗被卡住時,過載保護裝置發現信號停機并發出檢查故障信號。

3、五種格柵除污機的性能和特點

3.1 爬式格柵除污機
　　① 無移動的驅動部件浸入水中；
　　② 銷釘齒條驅動清污齒耙,爬行平穩;
　　③ 因沒有鏈條或繩索,無延伸現象,所以不用校準;
　　④ 清除齒耙不會走斜,也不會卡住。這個特點對細格柵尤為重要;
　　⑤ 由電機直接驅動的清除耙可在任何部位停下,利于維修;
　　⑥ 齒耙是沿著整個柵條耙入至柵條間的,可準確無誤;
　　⑦ 因運動中既有電機驅動又有耙的自重,可提高清除能力;
　　⑧ 在整個清污過程中,電動機和減速器不需改變方向,使設備得到保護。
3.2 把斗格柵除污機
　　① 耙斗清除機構的運行受到強制導向;
　　② 耙斗上升清除過程中被強制緊閉,不可能開啟;
　　③ 耙斗承載能力大,這因為清理小車和清除機構相互分開運動。標準裝載能力為250kg/m
　　④ 操作穩定性高,重復清除循環可清除大量漂浮物;
　　⑤ 清除循環可以在任何位置開始;
　　⑥ 清理小車帶有4只手輪,小車和耙斗運動相互獨立,可以保證機構的穩定性和剛度;
　　⑦ 耙斗清除機構上升和下降的速率不同;
　　⑧ 耙斗張開的幅度較大,可達600mm。
3.3 鋼繩式格柵除污機
　　① 結構巧妙、構思新穎,3根鋼繩在旋轉軸承、懸架、導桿、傳感器控制作用下,轉向自如,實現取渣、卸渣、翻轉方向的全過程自動循環;
　　② 適用于深水渠中,一般可在2.8～4.9m深水處工作；
　　③ 所有運動元件均在水面上,使用壽命長;
　　④ 前耙抓斗容量大,可用于污物量大的場合;
　　⑤ 前耙式抓斗可達到渠底，直接挖耙渠底沉積的垃圾;
　　⑥ 結構所需凈空較高鏈式格柵除污機小,但比連續自動回轉式格柵除污機要大;
　　⑦ 耙斗的提升運作與控制回轉的電機各自獨立,功能、動作準確可靠;
　　⑧ 可垂直安裝或接近垂直安裝,而不影響耙抓垃圾的效果;
　　⑨ 格柵機帶有調整鋼繩長度的裝置;
　　⑩ 零件更換不頻繁，維護費用低,但造價高。
3.4 高鏈式格柵除污饑
　　① 構造簡單、構思巧妙,傳動裝置不隨祀架運動，故不會被水淹沒;
　　② 鏈條在水上,制造安裝要求低,可采用標準件;
　　③ 傳動裝置僅為一套,可同時操縱耙齒的上下運動及前后運動;
　　④ 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,因為當柵條1.8～2.5m時, 耙齒的伸臂過長,所需凈空間過大:
　　⑤ 此機械使用范圍最大水深應不超過2.5m。如深度繼續加大,鏈條咬合部分不可避免地浸在水中,導致腐蝕與磨損,縮短使用壽命;
　　⑥ 由于把斗的伸臂較長,故一般前把齒斗的容量較少;
　　⑦ 運動元件的維護較困難,甚至可能要抽干水方可維護;
　　⑧ 鏈耙不能完全接近渠底,對沉積池底的垃圾清除效果不夠理想。
3.5 連續自動回轉式格柵除污機
　　① 結構所需凈空較低;
　　② 由鏈傳動驅動耙齒鏈,可把耙齒裝配成一組連續的、等距離的耙齒；
　　③ 設計構思新穎,且耙齒間距可構成系列,按不同污物的固體粒徑大小,選擇不同間距;
　　④ 耙齒鏈的下部浸入進水溝槽中,在水下工作,故適于在較深水槽中工作;
　　⑤ 耙齒鏈運動到設備上方時,由于槽輪和彎軌的導向,大部分固體物質靠重力下落,另一部分靠橡膠板的反向運動將雜物洗刷干凈;
　　⑥ 水下的鏈嚙合,將導致腐蝕與磨損,縮短使用壽命;
　　⑦ 運動元件的維護較困難;
　　⑧ 格柵的安裝角度太陡或垂直進入,鏈耙的清理效果將受影響,有部分去除物可能返回渠道；
　　⑨ 鏈耙不能完全接近渠底,對沉積池底垃圾的清除效果較差。
　　綜上所述,新型格柵除污機在耙精度、除污力度、結構強度及剛度等方面已作了改進,使其綜合技術性能有所提高。這些新型格柵除污機也必將在我國水工業的快速發展中,充分發揮其固有的作用，顯示出它們在技術性能方面獨特的優越性。　

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　　注：此文發表在《中國給水排水》雜志，1998-5期