网带式格栅机在卷烟厂污水处理的应用研究

邵 浩，胡海龙，姚 栋

（安徽中烟工业有限责任公司阜阳卷烟厂，安徽阜阳 236000）

0 引言

卷烟厂排放的综合污水包括车间生产废水和生活污水，污水含有大量的烟沫、纸屑、胶类、塑料袋等固体杂质[1]。这些杂质具有密度轻、颗粒小、分解时间短等特点，加大了污水处理过程中固液分离的难度，而分离效果差则会增大下游调节池、污泥池等后续处理工序的处理难度，造成COD（Chemical Oxygen Demand，化学需氧量）排放指标高、潜液泵阻塞等问题，目前烟草行业缺乏有效措施予以解决[2]。

1 传统的烟草废水固液分离方法

目前，某卷烟厂废水的固液分离除污设备主要采用回转式格栅机除污机[3-4]，其原理是在电机减速器的驱动下，耙齿链进行逆水流方向回转运动。当耙齿链运转到设备的上部时，由于槽轮和弯轨的导向，使每组耙齿之间产生相对自清运动，绝大部分固体物质靠重力落下，另一部分则依靠清扫器的反向运动把粘在耙齿上的杂物清扫干净。

长期使用中发现其存在以下问题：①过滤精度低，回转齿耙式格栅机广泛采用5 mm 间隙的格栅机，主要依靠耙齿间的间隙过滤固体，对于烟沫、纸屑等小颗粒杂质无法做到有效分离和收集，大颗粒的杂质又由于自身重力作用，滞留在格栅池中无法随着耙齿回转收集；②污水入口动能差，由于格栅池与污水进水口位于同一水平面，污水流动性差，仅有部分污水可以通过格栅机，而大量污泥在格栅池底部积聚，造成格栅池水位升高，影响污水的排放；③机械故障高，格栅机经常出现耙齿断裂、部件锈蚀和机械卡死等故障，故障率和维修成本较高。

2 新除污系统的总体设计思路

根据某卷烟厂现有除污机存在的问题和不足，结合现有格栅池的尺寸、结构特点，设计一种新型污水固液分离装置，将原有除污机齿耙式链传动改为网带传动，并调整除污机的机械安装角度、污水进水方式、传动方式和运行控制方式，实现了除污机的自动化运行。

3 格栅机改造

将网孔大小可控的传送网带引入到格栅机的设计中，通过网孔的过滤作用实现污水中固体与液体的有效分离。与传统的回转式格栅相比，网带式格栅装机容量小，安装维护方便，传动面网孔大小可控，易于保证过滤精度。

3.1 网带材料选择

由于污水处理过程中的强腐蚀性和恶劣工作环境，在网带选型时需考虑材质的耐腐蚀性、清洗难易程度。经过筛选后，选取不锈钢过滤网、特氟龙尼龙网带和化纤网带3 种材料，共同浸泡在污水中3 个月，并对其耐腐蚀性进行对比。结果表明，不锈钢网带在网孔接口处出现部分锈蚀；化纤网带腐烂严重，无法使用；特氟龙尼龙网保持完好，其稳定性未受到影响。接着，对特氟龙尼龙网进行清洗难易程度试验。结果表明，粘附性较小，用清水即能有效清除布面残留物。因此，网带材料选择特氟龙尼龙网。

3.2 网带式格栅机机架

网带式格栅机的机架采用不锈钢板与型钢焊接成一整体式刚性结构，机架材料全部采用不锈钢，两侧板间隔一定距离设置槽钢横撑。整机结构牢固合理，拼装焊接在专用拼装台上进行，焊接标准按JB/ZQ 4000.3—1986 焊接件通用技术条件执行。焊接后的格栅机架有足够的强度和刚度，在5 m 水位落差的工况下不发生扭曲变形现象。

机架两侧设置安装连接支座，中部与基础平台预埋钢板之间通过安装螺栓联接，前后端安装高度可调的硬橡胶滑轮，可在确保装拆方便的同时保证机架两侧与格栅井之间间隙相等，并能调节格栅机的输送带倾斜角度。

3.3 传动方式

驱动电机位于格栅机架上部，通过链条传动带动网带向上运转，将分离后的固体杂质向上提取，抵达上部时，通过传送带及链轮的转向动能，自动完成卸污工作。在减速机轴端链轮上设过载保护装置（剪切销），当转矩超出减速机额定输出转矩时，剪切销被剪断从而使减速机与其他部件分离，可有效防止因超负荷对电机减速机造成损伤。

3.4 污水进水方式

某卷烟厂地势东高西低，污水处理站位于厂区东边，进入到污水处理站的污水动能低，流速缓慢。如果直接进入到格栅机中，污水与漂浮杂质容易在格栅机底部堆积，无法做到高效的固液分离。因此，在格栅池的前端制作了一个向下深度约为3.6 m的闸门池，用于积聚污水，下侧设置涵洞，用于污水的流入，并在2 m 高度处设置一个污水排放口，加装闸门控制。厂区污水由下侧的涵洞进入到闸门池中，当水位积聚到设计高度后，自动打开闸门，污水从闸门处涌出，落入格栅机网带表面。在水位落差的作用下，污水进入格栅机的流动性提高，冲刷过滤网带，实现固体杂质与液体的有效分离。

3.5 网带网孔尺寸的选择和格栅机安装倾斜角

为最大程度地保证流入格栅机网带的污水能够有效分离，对网带网孔尺寸的选择和格栅机安装倾斜角的设定进行了实验研究。网孔尺寸过大会造成小颗粒杂质无法分离，网孔尺寸过小容易发生堵塞、影响污水的流通。

选取0.5×1 mm、1×1 mm、2×2 mm 尺寸的特氟龙尼龙网带进行实验。特氟龙尼龙网带的摩擦系数μ>0.7，根据牛顿力学公式可以初步计算安装倾斜角α≤35°时，能保证网带上的固体垃圾跟随网带传送到地面，因此选取3 种倾斜角度25°、30°、35°。假设进入格栅池的污水的密度是均匀的，流量不变，试验9 次，每次都运行4 h，记录测试回收的杂质重量。实验结果见表1。

通过实验可知，采用1×1 mm 网孔网带的过滤性能最好，格栅机最佳安装角度确定为30°左右。

3.6 网带清洗装置

在格栅机的网带底部加装开孔的横轴，引入自来水对网带面进行冲洗。当网带表面积聚较多污垢时打开球阀进行冲洗，防止细小颗粒堵塞网孔降低固液分离效率。

表1 网带网孔尺寸的选择和格栅机安装倾斜角实验

3.7 格栅机的运行控制

格栅机运行由液位差控制启停，通过检测格栅池前闸门池的水位，当水位落差高于1000 mm 时，水位浮球传感器的高水位信号接通，闸板打开，同时启动格栅的减速机，进行固液分离和杂物的提升收集；当水位落差低于300 mm 时关闭阀门，同时延时5 min 停止减速机。

4 改造后的应用效果

安装调试结束后，网带式格栅机系统在某卷烟厂污水处理站进行了试运行。从试运行结果来看，在不需要人工值守的情况下，除污机能够根据水位设定值自动启停，污水间断性地进入网带式格栅机中，在网带的过滤作用下，实现了有效的固液分离。分离后的固体杂质随着传送网带输送到顶端后，实现自动提升和收集。同时由于固液分离效果的提高，下游调节池中潜液泵也未再发生因杂质堵塞造成污水处理中断的情况。从COD 排放指标来看，污水排放平均COD 由106.50 mg/L 下降至74 mg/L，降幅达30.5%。

5 结束语

网带式格栅机的网孔大小可控，过滤精度高，可以有效除去烟沫纸屑等小颗粒的固体杂质。选用的特氟龙尼龙布面结实耐用，抗腐蚀效果好，粘附性小，易于更换维护。制作的网带式格栅机成本低，后期维护成本小，具有较大的应用空间。网带式格栅机对污水的进入方式进行了优化，采用液位控制、时差启停，并预留有PLC 控制接口。完全实现了自动控制和运行，为进一步实现无人值守、智能化运行奠定了基础。