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三峡库区重庆段城镇污水细砂含量高且粒径偏小(平均粒径<250μm,属于特细砂),导致污水处理厂普遍存在动力设备磨损严重、活性污泥有机组分偏低、出水水质波动和剩余污泥产量高等系列问题,并对库区脆弱水体环境构成严重威胁。关于污水中细砂的研究较少,特别是三峡库区重庆段更加缺乏相关研究。论文结合重庆山地地貌特征、季节性降雨和排水管网特点,以污水中细砂为研究对象,通过设置采样点,构建小试和中试装置,开展了污水中细砂时空分布规律、初期冲刷效应及降雨场次污染物浓度(EMC)评价、粒径特征及分布、沉降性能、矿物成分、迁移过程和处理技术等研究。晴天各采样点生活污水含砂量变化规律基本一致,逐时波动存在一定差异,污水处理厂进水含砂量变化滞后于排水管网;涪陵污水处理厂进水含砂量183.9mg/L,其余采样点均小于50mg/L;污水厂上半年平均含砂量和日均进砂量分别为180mg/L,10507kg/d,高于下半年,是除砂控制重点时期。合流制采样点初期合流污水含砂量,江南居民区469.3mg/L、交通区394.5mg/L和江东居民区356.4mg/L;降雨强度11.7mm/h、5.6mm/h和1.6mm/h时,含砂量出峰时间分别为10min、15min和20min以上。降雨强度高,含砂量出峰时间早;雨前晴天数长,人口密集、交通量大和卫生条件差的用地类型,含砂量偏高。分流制(商业区)污水管含砂量和出峰时间为425.0mg/L和大于20min,雨水管为199.1mg/L和小于5min。分流制污水管,因少量雨水混入仍存在冲刷现象,出峰时间虽滞后于合流制,但其高含砂量不容忽视;整体上看,初期雨污水含砂量受降雨强度,雨前晴天数、用地类型和排水管网体制共同影响。初期冲刷效应评价M(V)曲线和幂函数b参数法分析表明,降雨强度>5mm/h降雨事件,初期50%雨污水约携带了80%-90%的污染负荷,存在初期冲刷效应;采用降雨场次污染物浓度(EMC)评价表明,初期合流污水含砂量EMC值为333mg/L,是晴天含砂量6倍以上。污水中细砂粒径特征分析表明,晴天各采样点污水中细砂平均粒径范围在150μm-210μm,初期雨污水中细砂平均粒径在180μm-240μm之间;其中80%细砂粒径小于325μm,60%细砂粒径小于225μm,40%细砂粒径小于150μm。针对污水中细砂的除砂系统设计时,应以粒径100μm作为除砂目标粒径,并以此粒径细砂去除效果来衡量除砂系统效率,能保证粒径累积分布特征曲线上70%-95%的细砂得到有效去除。对比国外污水细砂粒径特征,三峡库区重庆段污水中细砂、北美地区细砂和美国东南部“糖砂”,具有相似粒径特征,均因平均粒径小于250μm而很难被去除。矿物成分及来源分析表明,晴天污水细砂矿物石英54%、方解石27%,较地表和管道沉积砂样相近,与水泥路面风化和磨损等因素有关;初期合流污水细砂中石英含量高于70%,较土壤样品相近,与土壤侵蚀有关;沉砂池沉积砂样石英49%、长石类24%,较山涧风化岩石样品相近;分析认为污水中细砂主要来源是地表沉积细砂、风化岩石和库区砂质土壤。三峡库区山地城市污水中细砂迁移与岩石风化、水土流失、地表径流作用和利用边沟、小溪、山涧和冲沟截留生活污水等因素有关。污水中细砂的自然沉降性能及影响试验表明,以污水处理厂初沉池HRT为1.46h计,细砂去除率仅53.4%,仅靠初沉池除砂效果不够理想; pH、水温、Na+和Mg2+等因素对细砂去除影响较小;剩余污泥投加对细砂去除影响试验表明,剩余污泥投加比5%时,去除效果较佳为73.7%。旋流沉砂和混凝沉淀试验表明,改进后旋流沉砂池除砂效率提升有限,仅为35%;混凝沉淀除砂效果较佳,去除率高达91.6%,COD去除率62.5%,存在碳源损失问题,因此后期需考虑碳源补偿以缓解脱氮除磷对碳源的竞争。