摘要：污泥淤砂分离器是一种能够使活性污泥中污泥有机质与淤砂分离的设备。为了实现污泥淤砂分离器的结构优化，重点探讨了污泥淤砂分离器最重要的结构参数-排口比K（底流口直径Du与溢流口直径Do之比）对污泥淤砂分离器分离效能的影响。实验结果表明，在排口比从0.32增加到1.0的过程中，分离器处理能力Qi基本保持不变，分流比S、分离效率η和底流污泥ρ（MLVSS）/ρ（MLSS）分别从0.084、24.7%和0.21增加到0.338、41.1%和0.33.4；污泥有机质富集率FMLVSS和淤砂富集率FMLISS分别从1.95和1.35减小到1.22和1.12。富集除砂所需要的K和分离器获得较高的除砂效率η时所需K不一致。污泥淤砂分离器排口比K设计为0.4～0.6时，能够获得较高的分离效率，并实现淤砂的富集排放。
目前，我国大部分地区的城镇污水处理厂活性污泥（混合液悬浮固体）的ρ（MLVSS）（混合液挥发性悬浮固体）/ρ（（MLSS）（混合液悬浮固体）比值普遍较低，通常只有0.3～0.5（远小于常规活性污泥法中的0.7这一经验参数）。该现象在进水含砂量较高的山地城市尤为突出；通过对重庆市8个典型的污水处理厂进行调研后发现，其活性污泥的ρ（MLVSS）/ρ（MLSS）为0.25～0.40，这些活性污泥中除含有与生物基质相关的无机物外，还含有大量的特细砂（小于200μm不能被普通沉砂池有效去除的特细无机颗粒物）。
这些特细砂被包裹、嵌入以及游离在于活性污泥中，并且与生物基质存在一定的密度差和粒径差。大量的特细砂存在于活性污泥之中不仅影响污水处理效果，而且特细砂在活性污泥中集聚将加速设备的磨损，增加运行维护费用。如何实现活性污泥中有机质和无机砂的分离已成为污水处理系统一个亟待解决的难题。美国Usfilter公司的专利设备solids separation module（污泥选择分离机）实现了污泥中有机物和惰性无机物的分离。但迄今为止，国内尚无相关技术的研究和应用的报道。
为此课题组根据旋流分离模型及原理开发了一种基于污水处理厂生物污泥与特细砂之间的密度、粒径差异的污泥淤砂分离器，并实现了低比值ρ（MLVSS）/ρ（（MLSS）污泥的生物基质和污泥淤砂的分离。前期研究发现，分离器的排口比K（底流口直径Du与溢流口直径Do之比）是污泥淤砂分离器最重要的结构参数，它直接影响污泥淤砂分离器的分离效能。
因此，本文将重点探讨污泥淤砂分离器的排口比对特细砂分离效果的影响，从而为污泥淤砂分离器的结构优化奠定基础。
1实验材料与实验方法
1.1实验系统与运行方式
污水处理厂活性污泥淤砂分离系统如图1所示：它由贮泥箱（含污泥搅拌器）、污泥淤砂分离器、污泥泵（额定排量5m3/h）、电磁流量计（KDLD-25型电磁流量计，设定量程0～10m3/h，精度级0.5级）、压力表（YPE型压力表，额定量程0～0.4MPa）及阀门等构件组成，核心设备为自主开发的污泥淤砂分离器。实验时，先将污水处理厂回流污泥泵入带污泥搅拌器的储泥箱，通过调节阀门控制污泥混合液进入污泥淤砂分离器的进料压力，污泥混合液通过分离器后被分离为溢流污泥和底流污泥。其中，底流污泥被输送至污泥脱水机进行脱水，溢流污泥被回流至生物反应池。。
1.2实验方法
实验采用的污泥淤砂分离器（如图2所示）的主要结构参数为：筒体直径为75mm，筒体长度为100 mm，溢流管插入深度为88mm，锥角为20°，并配置了直径为8、10、13和15mm的底流口，直径为15、18、20、22和25mm的溢流口。在进料压力为0.2MPa的条件下，分别采用固定溢流管直径改变底流口直径（φ15、13、10和8mm）、或固定底流口直径变更溢流口直径（φ25、22、20、18和15mm）的组合方式，来测试排口比对污泥淤砂分离器分离效能的影响。
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