1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1. 研究意义
众所周知,国民经济飞速发展,城市面貌日新月异,同时城市污水处理问题也随之而来并不可小觑。城市污水处理的好坏,将直接影响到城市居民生活质量的高低。所以,城市污水的产生与排放对城市本身及城市居民有不可忽略的影响,同时为了贯彻落实我国可持续发展战略以及科学发展观,污水处理对于当前的环境保护工作有着十分积极的影响。
结合我国现有的规范标准以及各种研究成果，在结合国际上的环境保护技术水平，提出一套合理经济的工艺流程以对污水进行处理，以达到相应的标准后再进行排放，可保护水体环境免受污染，对环境保护有些极大的作用。
1.2. 研究现状
我国在20世纪七八十年代才开始发展污水处理的事业，起初一些城市郊区利用一些洼地、废弃的河道，建成简单的稳定塘，来简单处理一些生活污水，此阶段我国也与其他发达国家开始进行污水处理技术的交流，我国也初步自行研究污水处理技术和设计，为以后污水处理事业打下了坚实的基础。虽然我国污水处理事业比外国晚了很长一段时间，起步晚，但改革开放后的20年来还是取得了较快的发展。全国已建成了400多座城市污水处理厂，大大提高城市污水处理能力，但随着城市化速度的加快，我国城市的数量与规模也不断地增加与扩张，污水处理量增加大大滞后污水排放量的增长，与之相配套的城市污水处理厂基础设施出现了严重的不足和技术落后的情况。在我国目前的城市污水处理厂中，有大部分处理工艺都是采用活性污泥法，随着对水资源质量要求的提高，使得城市污水处理厂不得不开发许多改进型的工艺技术，ab法、a/o法、a/a/o法、cass法、sbr法、氧化沟法等。这些改进的工艺技术在我国城市污水处理厂被广泛运用。总的来说，我国的污水处理还处于初级发展阶段，而且存在着许多的制约其发展的因素，面临重重障碍。
2. 研究的基本内容与方案
1.1. 设计的目标
结合湖北省长阳市某镇当地的地形地势、水文条件和气候条件等计算污水量和雨水量，设计出一套经济合理的方案，使污水能够顺利的被收集输送到污水处理厂，雨水能安全的排放到水体中，同时，污水在污水处理厂中也能被处理到符合一级A标准再排放到水体中。
1.2. 设计的主要内容
1.2.1.城区排水管网设计
(1)城区排水管网总平面布置。
(2)城区排水管网水力计算。
(3)完成排水主干管的纵剖面图。
排水管网的设计包括雨水管网和污水管网的设计。
污水管网的设计主要内容有：
1）确定排水区界，划分排水流域；
2）管道定线和平面布置的组合；
3）控制点的确定和泵站的设置地点；
4）设计管段及设计流量的确定；
5）污水管道的衔接；
6）污水管道在街道上的位置。
雨水管网的设计主要内容有：
1）确定当地的暴雨强度公式；
2）划分排水流域,确定排水方式；
3）雨水管渠定线,确定雨水泵站、调节池的位置；
4）确定设计参数；
5）计算设计管段设计流量,水力计算；
6）确定各设计管段断面尺寸,坡度,管内底标高,埋深；
7）绘制管渠平面图、纵断面图。
1.2.2.污水处理厂设计
(1)确定污水处理工艺流程(进行方案比选)；
(2)设计计算单体处理构筑物 (包括污水和污泥处理部分) ；
(3)进行污水处理厂平面布置、污水处理厂高程布置图、污水处理厂指定构筑物细部工艺设计图以及高程设计；
(4)深度处理方案的选择；
1.2.3.造价估算
造价估算包括污水处理厂的工程投资、远期规划附加投资、污水厂的直接费用、污水厂处理成本估算等。污水厂的工程投资包括污水厂的土地征用费、人口安置费、污水厂基建费用及各种赔偿费等。污水厂运行费用和成本估算主要包括：处理后污水排放费、能源消耗费、药剂费、工资福利、大修理费、日常检修维护费、管理费用、检修费用和其他费用等。还应该由对污水管道和雨水管道的费用的投资估算，以及对初雨处理费用的估算。污水和雨水管道的费用包括管道的材料、施工还有各项赔偿款等费用。
1.3. 方案初选
1.3.1.污水厂工艺确定原则
（1）要符合适用的要求。首先确保污水厂处理后达到排放标准。考虑现实的技术和经济条件，以及当地的具体情况(如施工条件)，在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构(建)筑物型式、主要设备、设计标准和数据等，应最大限度地满足污水厂功能的实现，使处理后污水符合水质要求。
（2）污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。设计时必须充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。
（3）污水处理厂（站）设计必须符合经济的要求。污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用，
（4）污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。
（5）污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置放空管、超越管线、沼气的安全储存等。
（6）污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为以后的发展留有挖潜和扩建的条件。
1.3.2.污水厂工艺方案比较
| 工艺名称 | 污泥负荷/[kgBOD5/（kgMLVSS·d）] | MLSS/(mg/L) | 停留时间/h | 特点 | 适用条件 |
| 传统活性污泥法 分段进水法 吸附-再生法 | 0.2~0.4 0.2~0.4 0.2~0.6 | 1500~3000 2000~3500 2000~8000 | 4~8 3~5 3~5 | 属中等负荷处理工艺，出水水质好而且稳定，运行管理较简单。由于污泥不稳定，增加了稳定处理运行环节，加大了基建投资。污泥沼气可发电或直接驱动鼓风机，使污水处理总能耗低和运行成本低。1m3污泥，按含水率96%计，可产生10m3左右的沼气，可发12kW·h左右的电，余热可加热污泥，总能量利用率达70%以上 | 规模大于20×104m3/d的大型城镇污水处理厂 |
| 氧化沟 序批池 一体化池 （UNIANK） | 0.05~0.3 0.05~0.3 0.05~0.3 | 3000~6000 1500~5000 1500~5000 | 8~36 12~50 12~50 | 属于低负荷处理工艺，出水水质好，耐冲击负荷性能好，泥龄长，污泥较稳定。一般不设初沉池，二沉池多和曝气池组合为一。污泥可不作稳定处理而直接处置或应用，简化了运行管理。由于负荷低、泥龄长，使生化部分大大增加，加大了建设投资、提高了能耗和运行成本 | 适合规模较小（20×104m3/d）技术力量较薄弱的中小城镇污水处理厂 |
| A/O法 A2/O法 | 0.05~0.2 0.1~0.25 | 2000~3500 2000~3500
| 6~15 6~12 | 此两种工艺主要是生物脱氮除磷技术，出水水质好，耐冲击负荷，污泥较稳定 | 既可在传统活性污泥法、分段进料法上应用，也可以在氧化沟、序批池（SBR）和一体化池中使用 |
| AB法 | 0.3~5 | 1500~3000 | 3~5 | 采用二次生化处理，工艺构成较复杂，污泥不稳定，需稳定化处理，管理环节多，直接投资比较多，污泥单位处理成本也高 | 适用于高浓度城镇污水处理的特殊场合 |
污水厂初期规模只有8万吨/天，属于中小型城镇污水厂，不考虑适用规模较大的传统活性污泥法、分段进水法和吸附-再生法；同时考虑到二期扩建和远期规模，排除不方便扩建的氧化沟、序批池和一体化池；最后因湖北省长阳县某镇污水结构简单稳定，不考虑适用适用特殊情况的AB法。
为保证较好的生物脱氮除磷效果，确定选择A2/O法。
3. 研究计划与安排
| 设计阶段 | 设计时间 | 设计事项 |
| 撰写开题报告及外文资料翻译 | 第1周 | 明确设计任务，查阅相关资料，进行工艺方案的对比及制定。撰写开题报告，查阅与拟定工艺相关的外文资料，并翻译成汉语。 |
| 排水体制及管道定线 | 第2周 | 初步选定排水方案，选择排水系统体制；划分排水流域，初步完成污水处理厂选址及雨、污水主干管道的定线 |
| 完成排水管道水力计算表 | 第3周 | 完成全部雨、污水管道的定线与布置并完成设计管段的划分，完成设计管段起讫点的编号；完成雨、污水管道系统设计管段汇水面积的划分、编号、面积量取及设计管段长度的量取，填入计算表中。 |
| 绘制图纸 | 第4周 | 全面完成雨、污水管道系统的流量计算及水力计算，完成所有干管的设计参数的确定，完成泵站、污水处理厂的规划工作；完成雨、污水管道系统的平面布置图及干管的纵剖面图的绘制。 |
| 污水水处理厂总平面布置 | 第5~9周 | 依据各设备及建筑物的设计尺寸、污水处理厂的占地面积、常年主导风向及气候等因素进行对污水处理厂总平面布置。 |
| 高程计算与布置 | 第10周 | 依据污水处理厂的地形状况、各建筑物的设计高度、按照城市污水处理厂的高程布置原则进行对污水处理厂的高程布置。 |
| 绘制图纸 | 第11周 | 熟悉AUTOCAD技术的使用及手工绘图的原则与要求，进行图纸绘制，包括污水处理厂总平面布置图、高程图等。 |
| 造价估算 | 第12周 | 排水工程的造价估算 |
| 设计说明书的编写及装订成册 | 第13周 | 依据设计计算结果进行对设计说明书的编写，包括设计题目；摘要；目录和前言；正文；结论；心得体会；致谢。并装订成册。 |
| 答辩前准备 | 第14周 | 进一步修改和整理成果，准备答辩 |
| 答辩 | 第15周 | 答辩申请及答辩及最终成果上交等。 |
4. 参考文献（12篇以上）
[1] abou-elela,s.i., fawzy, m.e., el-gendy, a.s., 2015. potential of using biological aeratedfilter as a post treatment for municipal wastewater. ecol. eng. 84, 53–57.
[2] bao, p.,wang, s., ma, b., zhang, q., peng, y., 2017. achieving partial nitrification byinhibiting the activity of nitrospira-like bacteria under high-do conditions inan intermittent aeration reactor. j. environ. sci.-china. 56, 71–78.
[3] chen, r.,ji, j., chen, y., takemura, y., liu, y., kubota, k., ma, h., li, y., 2019.successful operation performance and syntrophic micro-granule in partialnitritation and anammox reactor treating low-strength ammonia wastewater. waterres. 155, 288–299.
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