在中国城镇化建设的大背景下,城市污水厂进水泥砂含量普遍高于设计值,而进水碳源普遍偏低,污水厂为满足脱氮除磷对碳源的需求,节约碳源而取消了初沉池,且目前广泛应用的旋流沉砂池以去除200μm以上砂粒为设计指导,但在实际运行中难以达到设计处理能力,使原本预处理段中能够部分去除的细微泥砂(粒径≤200μm)大量进入后续生化处理系统,造成生化池泥砂淤积严重、污泥MLVSS/MLSS比值低下、影响污泥处理活性、机械曝气设备的混合推动力不足、设备磨损严重、污水厂运行费用高等问题。而目前国内已建成的污水厂在实际运行中并未对预处理段除砂效果引起重视,业内缺少预处理段除砂系统运行效果的评价方法及细微泥砂的强化去除技术。论文在全国范围进行了污水厂预处理段除砂能力调研,追本溯源对各污水厂进水泥砂含量进行了对比研究,并以重庆某污水厂为依托,通过对其前端管网清淤和淤砂粒径分析,明确了污水厂泥砂的来源及管网分布情况。以该厂为例分析了预处理段除砂设施运行特点和处理能力,构建了系统的预处理段除砂能力评价方法。在此基础上以提高除砂系统稳定性和强化细微泥砂去除为目的,进行了除砂系统改造,对比研究改造前后的除砂效果的提升,并通过调试运行建立了科学高效的除砂系统运行方式。主要结论如下:1)三峡库区各污水处理厂进水SS/BOD5数值普遍高于平原地区污水厂及发达国家的设计参考值1.1。但SS/BOD5值较高的重庆某污水厂旱季进水泥砂中位径为45.85μm,体积平均径为70μm左右,远低于认知的200μm以上。分析其前端管网发现,交通区和居民区(1)是污水厂进水粒径>400μm泥砂的主要来源;<50μm细微泥砂的主要来源是居民区(1)和餐饮商业区;二级管网淤砂65%以上为粒径<1mm的砂石,大粒径泥砂管网末端沉积是该厂旱季进水粒径偏低的主要原因。2)对重庆某污水厂进水廊道淤砂情况,旋流沉砂池流态特性,旋流沉砂池对SS、细微泥砂去除效率,砂水分离器效率,应对暴雨冲击时系统稳定性进行深入研究,采用了淤砂估算、流速测试、去除效率周期性监测、水质冲击负荷下系统稳定性分析等手段,构建了预处理段除砂能力评价方法。3)污水厂沉砂池局部结构改造,使旱季单日平均除砂量由60kg/d提升到367kg/d,SS去除效率由达到43.58%;气提砂水混合物小时平均浓度为3.3957g/L,中位径为157.3μm,使除砂系统具备细微泥砂去除潜力。提砂系统自动化改造使系统实现24h自控,气提砂水混合物小时平均SS、ISS提升到5.9562g/L、2.7260g/L,且水质较稳定,日均除砂量升至483kg。在砂水分离器溢流水回流线路增设的旁路平流沉砂池对SS、ISS去除效率分别为78%和71%,其24h除砂量为338kg,使砂水分离器和旁路平流沉砂池单日除砂总量达到了593kg;旁路平流沉砂池沉砂中位径为117.5μm,增强了系统对200μm以下颗粒的分离效果;并研究了进水流量对旁路平流沉砂池除砂效率的影响。通过优化提砂系统自控方案,系统除砂量达到了821kg/d,排砂粒径<0.1mm砂粒质量比从8.17%提升到了11.35%,0.1mm-0.2mm砂粒质量从20.33%提升到了32.54%,细微泥砂得到强化去除。