长期以来，MBR装置前的格筛过滤一直是投资单位、用户和设计单位所关心的大事。目前世界上许多著名供货商都在市场上相应推出各自的膜格筛技术。在进行设备选型时，不仅需要考虑设备本身的投资价格，还必须考虑这些设备安装建造时可能会产生的土建费用和投入运行之后的运转费用。此外，精细过滤装置的选型设计无法理论计算，都是由各个膜格筛供货厂商自己确定。
因此，在装置投标检查时，除了检查各供货厂商的水力计算书和处理能力保证书之外，还必须检查这些膜格筛机械是否已经具有成功运转的工程实例。在掌握以上原则基础上选择合适的膜格筛过滤装置，可为保护MBR提供更为安全可靠的处理方案。浸没型膜生物反应器(MBRs)是近些年来发展最快的污水处理方法。
近几年来，陆续在北京、无锡、石家庄和广州等地建造了一批大型MBR装置。MBR工艺结合了活性污泥处理工艺和膜的物理固液分离的特点。其中采用了低压膜或超滤膜来进行固液分离和污水三级处理。在一般情况下,过滤膜是浸泡在曝气池内,有时则是过滤膜单独安装在分隔开的膜池之内。与所有其它污水处理工艺一样，污水处理前期过程中机械性固液分离的工作方式将决定后续整个生物处理工艺的效率和安全。
与传统的污水处理工艺技术一样，MBR装置的前段需要安装配置格栅、沉砂池等预处理设施。所不同的是，为了保护MBR装置的稳定运转，必须事先将污水中的一些很细小故障物质如毛发和纤维物质分离取出。因此，一般要求在沉砂池之后额外安装一道更为精细的格筛，即膜格筛。
膜格筛不是普通的格栅设备，而是一种污水精细过滤装置。在对MBR污水处理装置进行设计工作时,必须事先对初级固/液分离的设备选择进行综合考虑，例如预处理系统的工艺流程、投资费用、占地面积和电耗情况。在MBR处理系统内，不管是过滤膜技术还是膜格筛技术，目前还是处于不断研究发展阶段，这些设备的本身质量、处理效率和性价比也都在不断提高。
从目前投入生产的MBR装置运转情况可知，MBR装置的建造和运转费用高于传统的污水处理工艺。同时与传统污水处理工艺比较，这些装置能够提供更高的出水水质。在一般情况下，建设单位都是通过MBR装置所带来的优良水质来解释这些额外提高的污水处理费用。
1采用膜格筛的必要性
目前市场上拥有几种不同类型的过滤膜组件,例如中空纤维膜和板式膜。但如果作为过滤膜在MBR装置内应用时，都必须在机械性预处理阶段安装膜格筛进行固/液分离处理(见表1)。
表1目前各MBR供货商对前面安装精细格栅的要求
这些膜组件对污水中一些非生物悬浮固体特别敏感，容易受损。在一般情况下，流入污水处理厂内污水中除了粗大栅渣物质，还始终含有各种细小固体污染物质，主要组成是卫生用纸、毛发物质、塑料物质、布条和其他固体污染物质。
这些固体污染物质会产生膜结垢(fouling)或膜堵塞,甚至在膜纤维之间形成结辫现象。过滤膜组件受到堵塞污染后，处理能耗将增加，并可能产生非可逆性膜损坏,最终导致整个MBR处理系统不能正常运装（见图1）。
图1毛发和纤维等物质进入膜组件后产生的结渣成辫和泥浆化现象(化学洗涤后的照片)
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过滤膜组件堵塞后还会在日常运装过程中导致以下问题：
▶渗滤液产量或污水处理能力下降
▶反冲洗时间频率和能耗费用增加
▶如果要求对膜组件进行离线膜片清理、置换、保养工作时，MBR装置的有效实际运转时间下降
因此，在污水进入MBR之前必须事先将其中的固体故障物质分离取出。此时只有选择安装合适的膜格筛，才能保证截留这些故障物质而不会产生旁流或溢流进入后续MBR;也只有选择安全可靠的高效膜格筛，才能保证MBR的正常运转，降低保养维修的费用和工作量。
目前市场上已经出现不同类型的膜格筛，用于保护后续安装的膜过滤组件。工业界基本达成共识，必须至少采用空隙在2mm以下的二维过滤系统。即不能采用垂直格栅或平行栅条过滤网，否则毛发和纤维物质仍然可被穿流通过。因此，膜格筛过滤装置都只能配置相应空隙的方格网或网孔板(见图2)。
筛条网（一维过滤）
网孔板（二维过滤）
方格网（二维过滤）
图2各种类型的过滤筛网
如果格筛过滤装置不采用二维过滤截留系统，则这些故障物质仍然会进入后续安装的MBR,导致膜过滤组件非可逆性损坏。
此外，在污水中含有大量细砂、油脂、毛发和其他纤维物质，而膜格筛内采用的精细过滤筛网空隙十分细小，本身也会产生各种堵塞问题。为了保证筛网的过滤能力，目前常用采用的清理技术是将膜格筛直接安装在污水渠内，然后采用冲洗棒、毛刷、反冲洗系统,或结合采用以上几种方式对筛网进行清理。
2膜格筛常见故障的原因分析
了解各种膜格筛的优、缺点和产生各种故障的原因或机理十分重要，这样才能选择合适的膜格筛或过滤技术，将污水中细小固体物质完全分离取出，保护后续安装的MBR处理系统。
不管采用何种形式的膜格筛，目前都普遍存在以下问题:慢性堵塞、渗漏穿流、结渣成辫和毛刷老化变形。
2.1慢性堵塞(Blinding)
筛网慢性堵塞(Binding)是指筛网内所有空隙随时间缓慢堵塞，格筛过滤能力逐渐下降的现象。即使采用各种机械方式定期清理,筛网内部也会形成污垢物质，形成慢性堵塞。慢性堵塞的主要原因是：
▶油脂嵌入细小网孔间隙
▶纤维物质在筛网内结渣成辫
随着筛网污染程度增加,膜格筛会慢性受堵并过滤失效，过滤能力会逐渐下降。通常情况下，当格筛处理能力降至很低时(blind),就必须从水渠内取出进行强化清理。
为了解决精细格筛的慢性堵塞问题，一般可以采用以下两种技术措施来实现：
▶改进预处理工艺。将膜格筛的安装位置移到沉砂池或初沉池之后，降低污水中的油脂含量、无机泥沙含量(见图3)。
图3膜格筛在预处理工艺内的安装位置
▶改进筛网洗涤技术。有些厂商在膜格筛机械上安装配置高压强化洗涤装置(120bar)，每天对精细过滤装置的筛网进行1~2次高压洗涤，可以有效切割纤维物质并洗涤清理筛网间隙内沉积的油脂物质。
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2.2渗漏现象(Leakage)
当直径大于过滤空隙的固体污染物质穿流格筛时，说明过滤系统存在渗漏现象。以下情况会导致格筛产生渗漏现象:
▶格筛安装不合适
▶格筛机械和水渠墙之间没有合适连接和密封处理(因为土建误差水渠不是完全呈现方型,或者格筛安装点的下方地板有凹点洼地)
▶格筛装置本身密封有问题
供货商或承包商可以通过设置严格的检查工作程序来确保格栅过滤装置能够准确安装，从而因为安装工作而导致渗漏的问题一般很少产生;而格筛因为本身密封问题而导致的渗漏问题则一般很难解决,因为这是属于格筛产品本身设计上和生产工艺上存在的固有问题。
如果机械内的一些部件磨损之后,产生渗漏现象时如何处理?例如,在许多格筛装置内通常都采用塑料导轨和橡皮密封件。这两种材料虽然耐腐蚀，但机械强度小，容易被磨损。一旦扭曲变形产生缝隙之后,故障物质就会穿流密封表面产生渗漏。也许有人认为，在密封处经常检查有点过分夸张,但必须知道，2mm是很小的间隙,对于大型格筛装置的密封面来说，很难解决密封间隙不超过2mm的问题，更难保证长时间运转磨损之后，扭曲变形后的密封间隙仍然小于2mm。
一旦产生渗漏现象，膜格筛装置将无法完全截留故障物质,毛发和纤维物质将进入后续安装的处理设备，例如水泵、沉砂池和MBR。水泵和沉砂池堵塞后可采用手工进行清理，但膜过滤组件受污染之后,将会受到永久性损坏。
2.3结渣成辫(Tangling)
渗漏现象产生之后，一些故障物质(例如毛发和纤维物质)进入MBR之后会在膜组件的支撑部件周围产生结渣成辫现象。在这些辫状物质内会进一步生长细菌，并扩散至膜过滤表面。最后,这些故障物质会膜组件内的中空纤维膜之间编织缠绕。
一旦产生这一现象，如果不割断被缠绕故障物质的中空纤维膜，则几乎就不可能从膜组件内清理取出这些故障物质。根据中国各地已经投入运装的MBR装置经验显示,一旦形成结渣成辫现象,并最后缠绕在中空纤维膜上后，过滤膜的处理能力将大幅下降。事实上，目前中国每年在MBR装置内，因为结渣成辫现象每年应为膜损坏而必须置换的维修保养费用十分惊人。
2.4毛刷变形(BrushFailure)
毛栓丝在经常受压使用之后，毛刷材料强度会逐渐降低并开始产生扭曲变形。而这种尼龙刷的扭曲变形一般是非可逆性的。
一旦产生这种情况,毛栓丝就不再接触清理筛网表面;相反,这些毛刷在过滤筛网之上无效涂抹时会将污染物质涂入筛网，获得相反的结果。随着机械运转时间,磨损运转使得一些密封毛发产生老化变形,外形呈现杂乱无章或弯曲状态。
乍一看,可能认为这不是一个特别严重的问题;但是,密封毛发的弯曲实际显示出在长期机械负荷作用之下，几乎将要达到将要被折断的程度。
此时，机械内各部件的磨损程度将会发生更快。如果不及时更换毛刷,格筛内的其他部件也将被磨损,最后导致渗漏现象，而渗漏产生会导致膜过滤组件的损坏。
3膜格筛类
型在污水精细过滤领域内，已有多种形式的过滤装置在MBR装置内使用，这些设备的投资费用(包括配套土建费用)、运转电耗及其设备本身的使用效果差异很大。
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3.1水渠内倾斜安装的转鼓格筛(In-channelRotaryDrumScreen)
在采用大规模过滤设备用于浸没式MBR装置之前时，一般还是首选可以直接安装在污水渠内并且配置网孔板或方格网的转鼓格筛。这种膜格筛也是目前欧洲和全世界应用最早最为广泛的过滤设备，也是全世界著名膜供货商的推荐产品。在最近几年内中国各地所建造的大型MBR装置中，这类精细过滤装置也获得广泛应用(见图4)。
这种类型的转鼓格筛可以一定的倾斜角度将格筛直接安装在污水渠内，过滤格筛所需要的水头损失相对很小，从而在机械性预处理阶段毋需进行二次水泵提升；同时，这种转鼓格筛的结构十分紧凑，在一台设备内同时集合了栅渣过滤，运输和压榨等多种功能，可将栅渣物质直接送入后续安装的垃圾集装箱。
图4安装在北京北小河污水处理厂内的大型膜格筛(1mm方格网)
对于大型污水处理厂来说，通过这种安装方式可以每天节省大量水泵电耗，同时污水渠的构造也相应十分简单，与一些必须水渠外水平安装的转鼓格筛相比较，可以节省大量土建费用。
当污水穿流转鼓格筛时，筛渣被截留在转鼓之内。此时，过滤转鼓旋转工作，并通过冲洗棒对筛筐表面进行水力清理，筛渣被洗入筛筐内的集渣料斗内，然后由斜置安装的提升螺杆将栅渣排出装置。
这种转鼓格筛的缺点是：
▶因为是在污水渠内倾斜安装，浸泡在水下的过滤筛网面积较小，从而单台装置的处理能力十分有限。在进行大型MBR项目时，往往要求平行安装多台过滤装置。
▶因为水深较浅，往往在安装膜格筛的水渠部位要求拓宽，导致土建费用增加
▶因为安装倾斜角度较大，运输螺杆无法将细小颗粒物质运输提升和排出装置，导致装置在运转一定时间之后，筛框内悬浮物质浓度上升，装置实际处理能力下降。
▶要求采用120kg的高压水进行定期冲洗处理，否则会因为油脂物质污染而产生筛网慢性堵塞(Binding)现象。
为了克服以上缺点，目前有些厂商在原来的设备基础上做了相应改进，将过滤转鼓的安装角度从原来的35°下调至5°,并由原来的螺杆排料改变成通过自由落差进行浆液排料，有效解决了SS在筛框内累积浓缩问题，并大幅提高了单机过滤处理能力。
3.2水渠外安装的水平旋转格筛(Pump-FedRotaryDrumScreen)
这种格筛和前面提及的转鼓格筛类似，只是安装方式有很大差异，通常是在污水渠之上水平安装。一般情况下必须通过水泵将污水泵入过滤转鼓,然后在重力作用下污水连续穿流过滤筛网。当过滤转鼓旋转时,过滤后的污水从底部集中流出，而固体垃圾物质则粘贴在转鼓内壁之上。
当转鼓旋转到上部12点钟位置时，通过安装在转鼓之上的冲洗棒或清理毛刷，可将固体筛渣送入运输螺杆,然后进一步运输至后续安装的筛渣压榨机内。所有大于空隙的固体杂物可以安全可靠地分离取出。
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提供这种类型膜格筛的厂商数量不多，国外主要供货厂商是
瑞典PURAC公司。目前在国内只有北京清河污水处理厂采用这款污水精细过滤设备。
图5安装在北京清河污水处理厂内的精细过滤转鼓(ROTO-SIEVE®)
这种格筛的主要缺点是：
▶需要通过水泵进料，因为浸泡在水下的有效筛网过滤面积很小，过滤装置的单位处理能力相对较小。与其他类型的膜格筛相比较，装置规格、数量以及投资费用相对很大。
▶也因为需要的筛网过滤装置数量较大，相应工程配套的土建费用，污水渠数量、管道布置、电控设备、进料水泵、阀门和电缆等费用都相应上涨。
▶因为这种膜格筛一般是安装在水渠之上，在许多安装地方甚至要求二次污水提升，导致运转费用大幅升高。
▶在对付油脂慢性堵塞问题时没有安装高压冲洗装置，但配置高温热水冲洗系统。
尽管如此,这种膜格筛的结构坚固,运转稳定可靠，也被有些用户所采纳应用。
3.3内进流格筛(Central-FedBandScreen)
内进流格筛有时也被称之为中央流格筛(CentralFlowScreen),是目前在大型市政污水厂内应用最为广泛的精细格筛类型。国外主要供货厂商是英国BrackettGreen,加拿大JWC和德国FSM公司。
内进流格筛是由一系列矩形筛板组件连接组成,其中个筛板组件之间是通过角链相互连接。这些由角链组合形成的筛板组件共同形成一个可连续运装的过滤筛网,筛网的前后两侧分别是由滑轮或导轨定位，被循环驱动运转(驱动方式类似皮带运输机)。
这种带式格筛一般垂直安装在污水渠內时,其运转方式是一端筛网上升，另一端筛网则下降。污水是从带式格筛的中央进入格筛，然后穿流上升/下降筛网组件离开格筛装置。当污水穿流筛网孔板的同时,筛渣被移动携带出水面。当筛渣继续移动至格筛上部12点钟位置时,可通过安装配置的冲洗棒或毛刷来清理被污染的筛网。
筛渣然后掉入筛渣运输系统，送往后续安装的筛渣洗涤装置。这种格筛是在英美国家应用最多的精细过滤装置，但从英国BrackettGreen和加拿大JWC公司的英文网页来看，一般标准过滤孔隙是2mm或3mm。这是因为这二家公司提供过滤组件是5mm厚的塑料网孔过滤板，目前还无法加工制作1mm过滤板。
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但近些年来，由德国FSM提供的精细过滤装置可以配置1mm不锈钢网孔过滤板，并在中国获得广泛应用(例如广州杨丽市政污水处理厂、福建漳州市政污水处理厂、浙江嘉兴市政污水处理厂和成都多个市政污水处理厂)，并获得用户好评。
图6安装在广州杨丽市政污水处理厂内的12套带式回转膜格筛
内进流带式回转格筛的主要优点是：
▶筛网过滤面积大，从而单台装置的实际处理能力很大，可以用于大型或超大型市政污水处理厂内。可以直接安装在污水渠内，与其他类型的膜格筛相比较，水头损失要小得多。
▶对于安装格筛的污水渠没有特殊要求，在安装膜格筛的位置地点也不需要对水渠进行拓宽处理，从而可以大幅降低土建费用。
▶毋需安装高压冲洗装置或热水冲洗装置。
▶具有抵抗泥沙和细砂功能，耐磨强度高。
原来以为这种格筛的主要问题是筛网孔板之间的角链连接点和密封件数量相对较多，在长期运转过程中因为这些密封件的磨损很难避免渗漏现象，从而在日常运转过程中机械的保养工作量很大。
但目前从国内已经实施的多个项目运转情况来看，这些装置十分坚固结实，具有很强的抗沙耐磨能力，与其他膜格筛类型相比较，保养工作量很少。
4总结
选择合适的膜格筛设备，进行安全可靠的固液分离，不仅可以保护后续昂贵的MBR设备投资，还可以每年节省大量膜置换费用和设备保养维修费用。长期以来，MBR装置前的格筛过滤一直是投资单位、用户和设计单位所关心的大事。
从用户角度来看，也希望不断提高MBR处理技术的处理效率，经济效益和运转可靠性能。此时，对机械性预处理阶段内的固/液分离提出更高要求,要求采用能够稳定运转的精细过滤装置，将污水中的故障物质如毛发和纤维物质分离取出。
目前世界上许多著名供货商都在市场上相应推出各自的膜格筛技术。虽然这些精细过滤设备显示不同的处理效果，但总体来说，这些污水精细过滤技术仍然还在不断发展过程中。在进行设备选型时，不仅需要考虑设备本身的投资价格，还必须考虑这些设备安装建造时可能会产生的土建费用和投入运行之后的运转费用。
此外，精细过滤装置的选型设计无法理论计算，都是由各个膜格筛供货厂商自己确定。因此，在装置投标检查时，除了检查各供货厂商的水力计算书和处理能力保证书之外，还必须检查这些膜格筛机械是否已经具有成功运转的工程实例。
在掌握以上原则基础上选择合适的膜格筛过滤装置，可为保护MBR膜生物反应器提供更为安全可靠的处理方案。
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