城市污水处理厂污水中往往携带一定量的砂粒，这些砂粒大部分最终会进入到污泥中，污泥中的砂粒如果得不到有效地去除，就可能对后续各处理单元的运行带来诸多的影响：不仅会加剧污水处理厂初沉池污泥刮板、污泥泵叶轮和污泥脱水机等设备的磨损，而且易导致排泥管道的堵塞；砂粒在生化池的沉积，会导致生化池有效容积的减少，并对曝气器产生不利影响；砂粒进入污泥消化池中，将减少有效容积，缩短清理周期。同时，污泥中砂粒过多，会导致污泥厌氧消化由于污泥中有机质含量低而不稳定，如沼气产率降低等，消化工艺甚至不得不停止运行。本试验选取了青岛市5个典型城市污水处理厂的初沉污泥与二沉回流污泥，对污泥含砂量进行调查分析，对从污泥中分离出的无机砂质颗粒进行粒径分析和显微检测分析，观察砂粒形态，对污泥含砂特性进行调查研究。在此基础上开发了传统水力旋流器和新型水力旋流器，研究两者对污水处理厂二沉回流污泥的除砂处理效果，对两者进行比较研究，验证新型水力旋流器的可行性。本文主要研究结果如下：（1）所调查的青岛市5个典型城市污水处理厂污泥中，以生活污水为主要进水的A厂、B厂污泥无机质含量低于30%，以工业废水为主要进水的C厂、D厂、E厂污泥无机质含量在55%~65%之间；各污水处理厂污泥含砂率相差较大，C厂、D厂、E厂普遍高于A厂、B厂。对其中砂粒进行激光粒径分析与显微检测分析，并对污泥含砂特性进行深入探讨，结果表明，各污水处理厂污泥含砂主要为黑色的磁性无机砂质颗粒和淡黄色硅质无机砂质颗粒，污泥含砂特性主要与污水处理厂服务区域地理环境以及进水性质有关。（2）根据经验参数设计传统水力旋流器，在此基础上，为提高旋流器污泥除砂效果，对传统水力旋流器进行改造，设计新型水力旋流器：1)在旋流器轴心线位置加装中心固棒；2)旋流器由直锥改为抛物线锥；3)在旋流器筒体内焊接螺纹内肋线。对旋流器改造前后进行试验，结果表明，新型水力旋流器与传统水力旋流器相比，压力降降低21.2%，分离效率提高60.73%，修正分离效率提高51.69%，溢流产物有机质提高率提高63.89%，分流比增大82.1%。两旋流器对比分析可以看出，新型水力旋流器相对于传统水力旋流器，在性能上有了较大提升。分离效率和修正分离效率有了较大提高，对污泥除砂效果更好。压力降更小，更节能。（3）二沉回流污泥经水力旋流器处理之后，新型水力旋流器与传统水力旋流器底流的中值粒径分别提高了8%、11.21%，平均粒径分别提高了9.57%、10.36%。新型水力旋流器与传统水力旋流器相比，相同工况下，底流无机砂质颗粒的中值粒径与平均粒径都有较大提高。对比传统水力旋流器，新型水力旋流器底流粒径分布中，50μm~200μm粒径所占比例更高，更多的去除50μm~200μm粒径的无机砂质颗粒，这符合污水处理厂去除无机砂质颗粒的尺寸目标。