格栅除污机故障问题分析及解决措施研究

李伟斌

广州市城市排水有限公司,广东 广州 510000

0 引言

随着城市化进程的不断推进,城市人口日渐增多,城市中心区的污水提升泵站日均转输水量不断增长,水力条件发生改变。部分污水提升泵站建成时间较早,设备型号老旧,工作效率较低,面对日渐增长的负载,泵站设备如格栅除污机故障频发,轻则导致效率不高,重则导致停机停产,严重影响泵站的安全平稳运行。同时,上游管网来水可能因为设备故障导致污水满溢造成生态污染等,影响城市生活品质[1]。

位于城市中心区的污水提升泵站因规划时间较早,受限于城市布局和管网规划较难实现改扩建,再加上中心城区日均污水排放量大,长时间停产实施泵站改扩建存在较大困难。经过长时间对污水提升泵站格栅除污机的运行调研,深入分析格栅除污机出现故障问题的原因,提出合理的升级改造措施,可有效降低格栅除污机故障发生的概率,保障泵站提升设备安全平稳运行。

1 格栅除污机运行现状

格栅除污机一般设置在污水提升泵站进水廊道或集水池的进口处,将污水中含有的较大的漂浮物、悬浮物等污染物质从水中分离去除,起到污水预处理的作用,减轻后续水处理过程中的处理负荷,并起到保护水泵、管道和仪表等作用[2]。由于格栅除污机的工作环境较为复杂,污水中含有大量的纤维、砂石、塑料袋等杂质,且不同的化学成分发生反应后产生大量的硫化氢、一氧化碳和氨气等有毒有害气体,经常导致格栅除污机零部件损坏,严重影响格栅除污机的工作稳定性。

2 故障原因

本文对城市中心区8座污水提升泵站的格栅除污机运行状况进行研究分析,发现当前导致格栅除污机故障高的原因主要有以下4个方面。

2.1 设备选型方面

污水提升泵站格栅除污机主要选用钢索式、回转式、高链式和旋转式等类型。钢索式格栅除污机安装的净空要求较高,且钢丝绳在运行一段时间后因牵引负荷失衡,容易出现耙斗歪斜导致断绳的故障,须定期对钢丝绳调整装置进行维护和校准。回转式格栅除污机有部分链条会浸泡在污水中,长时间浸泡容易导致链条腐蚀损坏,维修更换难度较大,耗时较长,费用较高[3]。此外,链耙容量较小,只能去除体积较小的垃圾和悬浮物,如果污水中含有大量的纤维类物质时,链耙容易被纤维类物质缠绕导致过载停机。高链式格栅除污机的链条价格较高,前期投入较大。旋转式格栅除污机每次维修时需要整机吊起,单次维修工作量较大。分体式旋转格栅除污机所需构筑物的占地面积较大,拦截的栅渣无法进行脱水压缩。一体式旋转格栅除污机所需构筑物的占地面积较小,但螺旋压榨系统如果出现故障会直接导致细格栅转鼓堵塞、过水量急剧下降[4]。

2.2 过载运行方面

由于前期产业规划布局和城市建设的不断推进,城市中心区的污水中含有大量的纤维、砂石、塑料袋等杂质,有部分泵站排污系统采用直排式,一旦出现进水污物量激增情况,格栅除污机栅渣量过大,栅板负载不断升高,容易导致零部件损坏。当旋转式格栅除污机因检修停机时,转鼓鼓身底部、集渣槽和螺旋压榨装置会出现堵渣、集砂情况,重新开机容易导致整个系统不畅通。

2.3 设备保养方面

格栅除污机长期处在污水中,设备零部件容易被腐蚀和磨损。设备运转过程中常被纤维杂物、塑料袋等缠绕阻塞耙齿链条。设备长时间运转,电机、减速机和轴承等部件因缺少润滑油脂而出现温度异常。安装在室内等相对密闭环境的格栅除污机因通风不畅,腐蚀性气体聚集,控制柜内的电气元件容易失灵,导致设备故障停机。

2.4 日常巡检方面

对于前方泵站突增水量或遭遇暴雨天气,栅渣量激增时控制系统无法自动调节格栅除污机的运行次数,只能通过人员定期巡视发现异常情况,一旦巡视人员没有第一时间发现设备运行的异常情况,将有可能导致设备故障停机。

3 解决措施及效果

3.1 设备换型

污水提升泵站的格栅除污机选型主要考虑泵池深度、进水水质和污物类型、进水污物量及维修便利性等方面。

以使用齿耙回转式格栅除污机的A泵站为例,2020—2022年该泵站配备的2台格栅除污机共发生故障10次,停产维修总时长约50 h。对故障进行分析发现该区域污水中含有大量的纤维、塑料袋、砂石等物质,纤维物质容易缠绕链耙导致过载停机,齿耙回转格栅无法清理污水中的砂石物质,容易造成进水口垃圾堆积导致污水溢流。

考虑到原格栅机安装在室外,净空高度较高,将2台齿耙回转格栅机改造为2台钢索式格栅机(如图1所示)。新的钢索式格栅机采用钢索及行走轮传动,运行过程中受力平衡,板式耙齿组件长度约1 m,通过耙斗两边及中间位置钢索受力牵引及内外置的行走轮带动运行,避免出现类似回转式格栅除污机两边链条受力不均匀的问题,同时钢索式格栅除污机的运动部件均在水面上,不会被污水腐蚀磨损,有利于日常维护保养及检修。新格栅除污机运行近1年未发生故障。

图1 钢索式格栅除污机

3.2 设备改造

由于部分早期污水提升泵站受限于已有的管网规划和总体布局无法进行设备换型,故对既有的设备进行改造,具有很高的必要性。

以使用反捞回转式格栅除污机的B泵站为例,2020—2022年该泵站配备的反捞回转式格栅除污机共发生故障24次,停产维修总时长约168 h。对故障进行分析发现该污水提升泵站区域附近有多所高校和楼盘,开学期间居住人口密集,日均转输水量寒暑假约为3万t/d、开学季为5万～6万t/d。由于区域内没有设置化粪池,且主要排水户为高校,高校宿舍集中性排水使B泵站承担的峰值负荷较大,除了粪便,还有大量卫生巾、纸巾等垃圾进入污水道,格栅除污机负荷较一般泵站更高,使格栅除污机屡次出现两侧链条导轨变形和板式耙齿变形,经常发生牵引链脱落、咬齿错位等问题。原有格栅除污机采用单耙链组结构,由左右2条牵引链组成一套耙链组,带动齿耙做循环运动进行捞渣,格栅除污机总宽为2 500 mm,齿耙栅净距为18 mm,格栅机总高为7 600 mm,格栅池长为2 200 mm、宽为2 700 mm、深为5 000 mm(如图2所示)。

图2 单耙链组反捞式格栅除污机

由于该格栅除污机位于地下2层,净空高度低,无法更换为钢索式格栅除污机。考虑把单耙链组结构改造为双耙链组结构,双耙链组格栅机由4件主力墙板作主架,每2件墙板承受1套单耙链组清污系统,2套系统各自独立,每套清污系统可分别进行保养和工作,如图3所示。改造后的板式耙齿组件长度为 1 m×2组,缩短齿耙组件长度,使其不易发生变形,同时在检修期间双耙链组结构可以用单耙链组运行,不会因格栅前垃圾堆积造成溢流。改造后的格栅除污机运行近1年未发生故障。

图3 双耙链组反捞式格栅除污机

3.3 加强维护保养

格栅除污机长期在污水中使用,设备零部件容易老化,出现故障,从而影响或者导致生产中断。为了保持和恢复机械设备的使用性能,延长设备使用寿命,要定期对其进行保养和维修。

1)设备运转过程中,如有纤维杂物、塑料袋等缠绕阻塞耙齿链条时,应及时进行清理,避免链条受力过大导致断裂。

2)机器正常运转时,要定期观察电机、减速机和轴承等位置的温度是否正常,定期在各运动部位添加润滑油脂。

3)污水浸泡零部件特别容易老化,应定期对浸泡在污水中的零部件进行检查和更换。

4)减速机的良好润滑是保障格栅除污机安全平稳运行的必要条件,要定期观察留意减速机运转情况,随时补充及更换润滑油脂,利用每次停机检修或维护保养的机会更换新的润滑油脂。

5)对于安装在室内的格栅除污机要时刻关注腐蚀性气体浓度和湿度,一旦发现腐蚀性气体浓度或湿度超标应及时调整除臭系统的启闭周期。对于腐蚀性气体或湿度长期超标的污水提升泵站可加装格栅除污机防护罩,如图4所示,使格栅除污机主体设备与外界隔绝,从而保障控制柜中的电气元件正常运行。

图4 格栅除污机加装防护罩

3.4 加强人员巡视

当遇到上游污水提升泵站突增水量或遭遇暴雨天气,应第一时间加强人员巡视,一旦发现格栅除污机栅渣量激增时,可以适当调节时间继电器,增加格栅除污机耙斗的运行次数,避免格栅前有大量污物堆积。当发现格栅除污机栅渣量长时间减少时,也可以适当调节继电器,减少格栅除污机耙斗的运行次数,减少设备的磨损。

4 结束语

通过对城市中心区污水提升泵站格栅除污机的改造和加强维护保养,使城市中心区污水提升泵站格栅除污机故障率有了明显下降。例如A、B污水提升泵站格栅除污机总故障次数从年平均维修12次下降至年平均维修保养2次,停产检修时长减少40 h,确保污水提升泵站设备长期安全平稳运行,不仅为企业节省了维修费用开支,同时还减少了设备停产维修带来的环境影响,从而提高了城市生活品质。