一种格栅拦污处理方法与流程

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种格栅拦污处理方法。

背景技术：

网板式内进流格栅是一种较为新型的将拦污和除污结合于一体的高效格栅除污设备，它结构紧凑、体积小巧、渣物拦截效率高、运行可靠。越来越多的污水处理厂将内进流格栅应用到预处理阶段。格栅网板在实际使用中存在由于长期使用而造成堵塞引起难清洗和寿命短的问题，具体表现在以下方面：网板上渣物冲洗不干净，容易使过水孔堵塞造成流量降低；纤维状渣物缠绕在网板上，正常冲洗无法将其去除，造成堵塞；污水中的成分使得网板上容易结垢，造成网板堵塞。

现有技术中对格栅网板的冲洗主要采用在格栅除污机的机架外侧设置外冲洗装置的方式，然而在实际使用中，外冲洗只能冲刷掉格栅网板孔中的渣物，并且由于安装位置及冲洗角度设置不合理，使得网板长期冲洗不干净，不仅仅是针对表面渣物，更无法除去格栅网板内侧的毛发纤维层以及网板内外长期形成的水垢钙化层。因此，迫切需要开发一种新型的格栅拦污处理方法，实现格栅网板深度清洗，保持格栅除污系统的稳定运行。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种格栅拦污处理方法，在具有外冲洗组件的前提下，增加草酸冲洗组件及内冲洗组件，通过调整各组件的特性及组件间的相对安装位置，控制各组件的运行程序，实现各组件间的协同配合，提高清洗能力，有效防止格栅网板的堵塞，增加使用周期。

本发明采用的技术方案如下：

一种格栅拦污处理及自清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、格栅拦截：格栅渠污水通过拦污闸门进入格栅除污机经过格栅网板去除水中渣物；

S2、冲洗卸污：格栅网板在牵引链条的带动下在格栅除污机内周向转动，自下而上将其长度范围内截留的污物向上提取，在牵引链条的内外侧设置内外冲洗组件，在冲洗水的作用下格栅网板自动完成卸污工作；

S3、格栅深度自清洗：在格栅除污牵引链条内侧设置草酸冲洗组件，根据格栅网板上的钙化污垢层的生成时间，待格栅除污机运行到相应时间后开启，与内外冲洗相配合进行除垢操作。

进一步地，根据格栅运行的不同阶段，拦污后未冲洗的格栅网板冲洗顺序为三种模式，单独外冲洗，先外冲洗再内冲洗，以及按照草酸冲洗、外冲洗及内冲洗的顺序依次冲洗。所述外冲洗有两种运行条件，一是与格栅转动同时运行，二是检测格栅前后液位差达到设定值后开始运行。所述内冲洗有两种运行条件，一是根据实际经验判断毛发纤维层的生成时间，以此时间为间隔进行网板内冲洗；二是根据格栅前后液位差到达设定上限值后进行网板内冲洗，内冲洗运行时外冲洗不会停止，以格栅前后液位差为参数确定内冲洗的完成。所述草酸冲洗时，通过调整格栅的运行速度来控制草酸与格栅的接触时间，通过控制草酸冲洗的次数来达到冲洗效果。

当格栅运行的初始或格栅前后液位差达到一定设定值后，开始运行外冲洗；随着格栅上的毛发纤维沉积堵塞，格栅前后液位差升高，此过程也可由经验时间推定，此时开启内冲洗与外冲洗配合，降低前后液位差，当前后液位差降定到只需要外冲洗的程度或者完成了设定的次数后，内冲洗停止；根据污水来源的相关水质参数经验推定格栅网板的钙化污垢层生成时间，每间隔相应的时间进行草酸冲洗，草酸冲洗时外冲洗与内冲洗同时打开，相互配合。草酸冲洗时与格栅网板的接触时间、冲洗次数以清除钙化污垢层为目标来设定，不同的水质形成钙化污垢层的时间以及污垢量有差异，需要技术人员经过经验以确定。

进一步地，所述外冲洗位于所需冲洗的格栅网板正上方，外冲洗喷嘴安装方向与格栅除污机的顶面垂直；内冲洗的冲冼角度与所需冲洗的格栅网板内侧呈锐角；草酸冲洗位于所需冲洗的格栅网板一侧，草酸冲洗喷嘴安装方向为垂直于运行时竖直方向的格栅网板板面。优选地，所述内冲洗的冲冼角度与所需冲洗的格栅网板内侧呈30°。内侧冲洗喷头喷出的水柱与网板内侧面成θ夹角，根据公式F1＝Fcosθ得出(F为水冲击力、F1为水冲击力分解到网板表面切向力)，在一定范围内，θ角越小网板内侧附着的毛发纤维层越容易被剔除，θ角优化为30°。当θ角过小后，水冲击力分解到格栅网板表面的垂直冲力则不足，不利于接近孔隙部分的毛发纤维层的脱除。

各冲洗组件的冲洗顺序对冲洗效果有重要影响，将草酸冲洗组件优先设置，并优化设置在格栅除污机集渣槽下方，使得在顶部冲洗掉落的渣物不会掉至草酸冲洗组件中造成草酸冲洗喷嘴的堵塞。。草酸冲洗喷嘴将草酸喷入到网板的孔及表面，草酸在格栅网板内部的孔道沉积或者顺着网板表面流动与网板内侧表面的钙化污垢混合，使得草酸充分利用，能够加强草酸的反应效果，不会造成浪费。将外冲洗组件设置在格栅除污机的顶部中央，当网板到达顶部后，顶部的冲洗水，从网板外侧顺着网板孔冲进网板内侧，将网板内侧渣物向下冲，在重力作用下，渣物更易脱离网板，而此时网板上的钙化污垢层与草酸反应溶解后的残留物附着力下降，受到冲力与重力容易掉落。与此同时，外冲洗的水会对格栅网板内侧的毛发纤维起一定的冲刷作用，减小毛发纤维层的附着力，以提高后续的内冲洗效果。内冲洗可以将原本位于内侧的反应后的钙化污垢层、毛发纤维层及外冲洗中未冲净的孔径深处的渣物一同清洗掉。每一个冲洗动作都会对后一冲洗动作的效果提供加成，层层递进，相互配合，从而实现格栅网板的深度清洗。

进一步地，可控制拦污闸门中的闸门板开启，让格栅渠污水从格栅除污机两侧通过，直接由滤前到滤后，实现格栅渠的超越功能。当所述格栅渠为超越渠，在特殊情况下需要利用超越渠的超越功能。例如当格栅设备故障停运或维护保养更换备件时，或者污水水量超过格栅设备的处理量时，以及格栅的配套设备压榨机停机时。

进一步地，所述步骤1中，可在拦污闸门与格栅除污机之间设置可增加过水量的格栅装置，部分污水从格栅装置通过，格栅装置进行自动清洗，清洗后的渣物由水流作用进入格栅除污机进行后续除渣处理。格栅除污机的过水能力是按照格栅渠道的流量进行设计的，一旦固定便无法修改。但在实际使用过程中可能会存在流量变化例如处理能力增加的情况，而此时格栅除污机则无法满足该处理量的增加，如若需增加过水量，需要更换成更大过水能力的格栅除污机。这会造成改造设备成本的增加以及停工改造带来生产损失。因此，设置可增加过水量的格栅装置可进一步提高拦污处理系统的适应性。

进一步地，所述各冲洗组件可由PLC控制系统控制，可在自动及手动操作模式中切换。本方法充分考虑到可靠性问题，特意将操作分为手动自动两种操作模式，手动情况下，手动信号不进入PLC，完全由面板操作，即使PLC故障也能人工操作设备运行。系统自动运行过程中，在触摸屏上输入需启动的液位差参数，以及内外清洗和草酸冲洗所需时间参数后，自动根据栅前栅后的液位差自动启停格栅、并且根据设定时间，定时对格栅进行冲洗和草酸清洗。

进一步地，所述PLC控制系统可预留以太网通讯口与中控系统相连，可上传运行状态、故障信号、液位和液位差等相关数据，中控系统可设置相关参数进行远程操控。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、增加草酸冲洗组件去除格栅网板上长时间使用而形成的水垢钙化层，增加内冲洗组件去除格栅网板内侧的毛发纤维层；

2、沿格栅运动方向，按草酸冲洗组件、外冲洗组件及内冲洗组件的依次顺序设置，每个冲洗组件相互配合，前端冲洗对后端冲洗的效果提供加成，从而实现格栅网板的深度清洗；

3、优化内冲洗组件的设置，调整各冲洗组件的角度，充分利用水流的冲击力与喷射效果，实现格栅网板的多角度的覆盖式清洗，清洗更为全面，提高冲洗效率；

4、通过控制拦污闸门的闸门板在闸门框中转动，实现了格栅渠的超越功能；

5、在格栅除污机与拦污闸门之间设置可增加过水量的格栅装置，在不增大格栅除污机主体的前提下，提升了格栅除污机的过水处理能力；

6、设置自动化控制的PLC控制系统来控制拦污过程的实施，根据格栅网板的堵塞情况合理进行冲洗步骤的组合与调整，实现在节能减排的前提下系统的自动化清洗，提高拦污与清洗的效率。

附图说明

图1是实施例1的拦污处理系统的正视示意图；

图2是实施例1的拦污处理系统的侧视示意图；

图3是内冲洗组件的喷嘴喷射角度示意图

图4是实施例1的拦污处理系统的俯视示意图；

图5是格栅闸门正视示意图；

图6是格栅闸门侧视示意图；

图7是格栅渠超越时的拦污闸门示意图；

图8为实施例2的布局示意图；

图9为可增加过水量的格栅装置内侧的正视图；

图10是图9沿A-A方向的剖面示图；

图11是图9沿B-B方向的剖面示图；

图12是可增加过水量的格栅装置的轴侧图。

图中标记：1为机架，2为牵引链条，3为格栅网板，4为集渣槽，5为草酸冲洗主管，6为草酸冲洗喷嘴，7为加药箱，8为加药泵，9为外冲洗主管，10为外冲洗喷嘴，11为内冲洗主管，12为内冲洗喷头，13为高压水管，14为离心泵，15为电磁阀，16为过滤装置，17为U型弧形挡渣板，18为分闸门18-1为闸门框，18-2为闸门板，19为直导流板，20为固定横杆，21为闸门转把、22为闸门门闩块、23为提杆连接销、24为门闩块提杆、25为把手、26为可增加过水量的格栅装置、27为网板框架、28为底部封水板、29为顶部封水板、30为过水网板、31为毛刷往复运动腰型槽、32为往复导向杆架、33为连接轴、34为毛刷固定块、35为毛刷、36为减速机基座架、37为往复转盘腰型槽、38为减速机、39为往复转盘、40为往复转盘联动轴，41为凹槽。

具体实施方式

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图1-图2所示，一种格栅拦污处理系统，包括格栅除污机及拦污闸门；所述格栅除污机架设在格栅渠上，拦污闸门安装在格栅除污机的下部位于格栅渠中；所述格栅除污机包括驱动装置、机架1、沿机架1内部周向安装的牵引链条2、安装在牵引链条2上的带提升阶梯的格栅网板3、集渣槽4、电气控制柜；格栅除污机中安装有草酸冲洗组件、外冲洗组件、内冲洗组件和高压水源，所述草酸冲洗组件包括草酸冲洗主管5、草酸冲洗喷嘴6、与草酸冲洗主管5连接的加药箱7与加药泵8，所述外冲洗组件包括外冲洗主管9及安装在上的外冲洗喷嘴10，所述内冲洗组件包括内冲洗主管11及安装在上的内冲洗喷头12，所述高压水源包括高压水管13与离心泵14，所述高压水管13分为两条支路分别与外冲洗主管9和内冲洗主管11连接，各支路上安装有电磁阀15，所述拦污处理系统还包括过滤装置16，过滤装置16安装在高压水管13的管路上，过滤装置16和离心泵14的两端设有手动阀用于检修。过滤装置16可选用叠片式过滤器。所述高压水管14的管路上还可设置压力表用于监测水压。所述电磁阀15和草酸冲洗组件的加药泵8分别与PLC控制系统连接。由PLC设置控制程序，可以控制电磁阀15与加药泵8的开闭时间，使得三个组件相互配合。

如图2所示，沿所述牵引链条2的运动方向，各组件按照草酸冲洗组件、外冲洗组件及内冲洗组件的顺序依次设置。具体的，所述牵引链条2的运动方向为顺时针运动，所述草酸冲洗组件设置在牵引链条2内侧的集渣槽4下方，所述外冲洗组件设置在牵引链条2外侧的格栅除污机顶部中央，所述内冲洗组件设置在牵引链条2内侧的临近外冲洗组件的后端位置设置。所述草酸冲洗喷嘴6安装方向为垂直于运行时竖直方向的格栅网板3板面；所述外冲洗喷嘴10安装方向与格栅除污机的顶面垂直。

如图3所示，所述内冲洗喷头12喷出水柱与格栅网板3内侧面呈30°。根据公式F1＝Fcosθ得出(F为水冲击力、F1为水冲击力分解到网板表面切向力)，在一定范围内，θ角越小网板内侧附着的毛发纤维层越容易被剔除。

如图1所示，所述内冲洗喷头12通过螺纹安装在内冲洗主管11上。所述内冲洗喷头12由90°可旋转弯头和安装在弯头上的喷嘴组成。弯头安装在内冲洗主管11的下方，弯头前端安装喷嘴。可通过90°可旋转弯头调整内冲洗喷头12与格栅网板3的冲洗角度。所述内冲洗喷头12交错设置，相邻的内冲洗喷头12的安装高度不同且冲洗方向相反，冲洗方向相同的内冲洗喷头12的安装高度相同。所述格栅内冲洗组件还包括U型弧形挡渣板17，作为选择，U型弧形挡渣板17可为不锈钢板，所述U型弧形挡渣板17安装在内冲洗主管11上端。所述U型弧形挡渣板17的弧形段与内冲洗主管11贴合焊接固定，竖直段两边长度不等，竖直段的较长一侧位于喷嘴正上方。

进一步地，如图1和图4所示，所述拦污闸门包括对称安装在超越渠两侧的分闸门18，所述任意分闸门18由闸门框18-1与安装在闸门框18-1中的闸门板18-2组成，所述闸门框18-1的侧柱通过角铁和膨胀螺钉固定在超越渠的渠壁上，所述闸门框18-1的另一端侧柱分别与安装在格栅除污机2下端平行间隔设置的直导流板19连接；所述闸门板18-2通过枢轴安装在闸门框18-1中，能够在闸门框18-1中转动。分闸门18安装后呈“八”字形，所述格栅闸门将超越渠分为两部分，分闸门18与直导流板19组成Y型通道供需进入格栅的污水通过，与直导流板19连接的闸门框18-1的侧柱与两侧的渠壁之间为超越功能实施时污水通过的通道。所述分闸门18的闸门框18-1之间设置有固定横杆20。

进一步地，如图5和图6所示，所述闸门板18-2的上下端分别固定连接有枢轴，通过在闸门框18-1上开孔，使得枢轴穿过闸门框18-1，所述枢轴安装位于闸门框18-1偏离中心点的位置，所述闸门板18-2上端的枢轴上方设置有闸门转把21。左右两边的所述闸门框18-1与直导流板19连接的侧面端设有闸门门闩块22，所述闸门门闩块22呈半圆形，在半圆平面的圆心向上突出部设置门闩块固定销固定在闸门框18-1上，所述闸门门闩块22通过闸门框18-1上的门闩孔挡住闸门板18-2的背水面，防止左闸门逆时针转动及右闸门顺时针转动。所述闸门门闩块22通过提杆连接销23连接有门闩块提杆24。作为选择，门闩块提杆24上可固定安装有把手25，或者在提杆上打孔临时安装把手25，通过控制门闩块提杆24运动，带动闸门门闩块22转动，转动到闸门门闩块22未挡住闸门板18-2后，则可控制枢轴使得闸门板18-2转动。当格栅渠正常使用时，则控制闸门门闩块22挡住闸门板18-2，使得污水不会从闸门中通过。进一步地，所述闸门板18-2上设置有加强筋，增强闸门板18-2的强度。

本操作控制系统部分主要由Rockwell Allen-Bradley公司PLC(Compactlogix L24ER)和触摸屏(PVPLUS 7Standard/performance 7)组成。所有操作本装置的必要信息，如过载信息、状态、参数设置，均可在触摸屏完成、有一系列安全参数对电源故障和电气过载故障进行防护，所有存储和配置数据均有防断电保护。所述PLC控制系统通过以太网通讯口与中控系统相连，可上传运行状态、故障信号、液位和液位差等相关数据，中控系统可设置相关参数进行远程操控。

在某污水处理厂的运行参数如下：格栅渠的除污时过水量为大于4900m³/h，超越运行时过水量大于12700m^3/h(设计峰值过水量)，细格栅由超高分子量聚乙烯板材，孔径5-6mm，板厚9mm。

运用该PLC控制系统和触摸屏对格栅拦污处理系统运行过程如下：

当本拦污处理系统正常拦污工作时，闸门板18-2处于关闭状态，污水由左右闸门之间的水道进入格栅除污机进行除污处理，格栅除污机的机架1下部迎水端开有一个进水洞口，其对侧为封闭端。污水由水道流入机内后经两侧格栅网板3流出，并经两侧出水通道汇入机后渠道中。格栅除污机的驱动装置安装在机架1正向的输出轴上，PLC控制系统控制格栅除污机的电源开启，两侧格栅网板3在牵引链条2的带动下在格栅除污机内周向转动，自下而上将其长度范围内截留的污物向上提取，与此同时，PLC系统控制外冲洗组件开启，在外冲洗的冲洗水作用下，格栅自动完成卸污工作，渣水排入两侧格栅网板3之间的集渣槽4后自流排出机外。格栅除污机前后设置有与PLC系统连接的液位检测装置，由PLC控制，当格栅内外的液差达到0.3m后，内冲洗开启。与此同时，内冲洗组件与外冲洗组件同时运行。格栅网板先经过外冲洗后再经过内冲洗，当格栅内外的液差达到0.15m后，内冲洗关闭，外冲洗继续运行。

草酸冲洗组件则根据钙化污垢层形成的经验时间数据由PLC控制系统控制间隔式开启。当三者同时运行时具体过程如下：当格栅网板3运行至设定时间200小时后，草酸冲洗组件开启。格栅网板3跟随格栅除污机的牵引链条2周向运行，首先经过草酸冲洗组件，PLC控制系统控制加药泵6开启，草酸由草酸冲洗喷嘴6喷入到格栅网板3上，草酸与钙化污垢层接触后反应去除污垢。PLC控制系统可控制牵引链条2的速度来控制草酸与钙化污垢层的接触停留时间。与此同时，外冲洗组件的离心泵14开启，当格栅网板3运行到顶部中央时，由PLC控制系统控制外冲洗组件的电磁阀15对格栅网板3进行冲洗。其中，外冲洗喷嘴10垂直冲击格栅网板3的正面，用于将传统渣物与反应后的残留的钙化污垢层一同清洗。随后格栅网板3经过内冲洗组件，由内冲洗喷头12喷出水柱，水流呈一定角度冲击格栅网板3内侧，水流的冲击力可分解为格栅网板表面切向力和网板正向冲击力，正向冲击力用于将毛发纤维层冲散，表面切向力用于将毛发纤维层冲刷掉落。以格栅网板运行一周为一次计数，草酸冲洗共完成5次，以清除钙化污垢。

当渠道需要超越时，控制门闩块提杆24运动，从而实现闸门门闩块22转动；当转动到闸门门闩块22未挡住闸门板18-2后，利用手动操作控制闸门转把21使得闸门板18--2转动，使得闸门板1-2如图7所示。此时，污水通过闸门进入格栅过滤之后，由此实现渠道的超越功能。

以上涉及PLC控制系统的操作均由PLC预设程序完成，实现清洗的自动化。

实施例2

在实施例1的基础上，在一个优选的实施例中，所述闸门框18-1上不设置闸门转把21、闸门门闩块22、门闩块提杆24和把手25。所述闸门板18-2上端的枢轴与电机减速器连接，所述电机减速器连接有PLC控制系统。可由PLC控制系统控制电机减速器，由电机减速器实现闸门板18-2的转动开启以及开度控制。

实施例3

在实施例1的基础上，如图8-图12，本发明还包括一种可增加过水量的格栅装置26，设置在拦污闸门与直导流板19之间。所述格栅装置包括安装在格栅渠两侧各一套网板框架27、毛刷清洗系统；所述毛刷清洗系统包括毛刷运动机构及驱动机构；所述网板框架27为长方形框架，网板框架27内设置有底部封水板28、顶部封水板29、过水网板30，底部封水板28与顶部封水板29分别焊接在框架底部与顶部，它们之间由若干过水网板30填充，与网板框架27焊接为一体。所述网板框架27的两根长边上设置有毛刷往复运动腰型槽31，所述毛刷运动机构包括往复导向杆架32，所述往复导向杆架32由两根竖杆和一根横杆连接而成，呈现为门型；所述竖杆之间固定有连接轴33，所述连接轴33的安装位置与毛刷往复运动腰型槽31相配，所述毛刷固定块34安装在连接轴33上，毛刷35安装在毛刷固定块34上。所述减速机基座架36安装在两个网板框架27之间，将两个网板框架27连接在一起；在减速机基座架36一边设有减速机安装座，另一边设有往复转盘基座；所述横杆中设有往复转盘腰型槽37；所述减速机38安装在减速机基座架36上，所述减速机38和往复转盘基座上利用往复转盘销轴各安装一个往复转盘39，往复转盘39接近边缘处设有一个联动孔，用往复转盘联动轴40穿过往复导向杆架32上的往复转盘腰型槽37及往复转盘39上的联动孔将左右两个往复转盘39连接在一起。进一步地，所述网板框架27由方管焊接而成，所述往复导向杆架32由方管焊接而成，所述往复导向杆架32的管径小于网板框架27的管径，所述往复导向杆架32的两竖杆可套入网板框架27中，所述毛刷往复运动腰型槽31为间断均匀且在网板框架27的两长边上对称设置，所述网板框架27的两长边上对称设置的毛刷往复运动腰型槽31为一组，每一组对应一个毛刷；所述往复转盘39上联动孔的旋转面直径等于单一的毛刷往复运动腰型槽31的长度；所述往复转盘腰型槽31的长度等于往复转盘39的周长。进一步地，所述任意网板框架27上的过水网板30的拼接处与毛刷往复运动腰型槽31的间断处相对应，所述拼接处形成横向连通的凹槽41。

实施方法如下：污水通过拦污闸门导流进入，部分污水从可增加过水量的格栅装置26过滤从滤前进入滤后，部分污水直接进入格栅除污机进行实施例1的实施过程。与此同时，开启毛刷清洗系统，控制减速机38启动，由减速机38控制往复转盘39转动，带动往复转盘联动轴40在往复转盘腰型槽37中运动，将转盘运动的转动力转化为由往复转盘联动轴40施加给往复导向杆架32的竖直方向的作用力，使得往复导向杆架32在网板框架27上来回运动，使得毛刷35上下运动对过水网板30进行刷洗。过水网板30附着的渣物去除方式为：一部分被水流直接带走进入格栅除污机内，不能被冲走的由设置在过水网板30上的毛刷将渣物刷掉，将渣物正好刷到过水网板30之间的凹槽41中，然后由水流作用将渣物冲入格栅除污机中，利用格栅除污机将渣物捞去。所述可增加过水量的格栅装置26的过水网板30的过水量小于格栅除污机的过水量，让格栅前污水经过可增加过水量的格栅装置26时有较大的水流速度可利于将渣物冲走。所述增加过水量的流量设计可由网板框架27的大小和过水网板30的孔径大小来调整。

在一个优选的方案中，所述过水网板30在网板框架27上可拆卸，拆卸后额外增加同样大小的封水板来替换，可控制过水网板30安装数量来调整过水量的流量设计。具体的，网板框架27两竖直边侧面上焊接有螺柱，过水网板30侧面有腰形孔，可直接从网板框架27正面将过水网板30嵌入到网板框架27中，再以螺母将过水网板30与网板框架27连接。所述过水网板30的上下端面对应处设置有螺孔，可利用螺栓将上下过水网板30可拆卸连接。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。