1. 研究目的与意义（文献综述）
（1）目的与意义
随着经济高速发展，污水处理事业也相继取得了较大的发展，许多城市兴建了污水处理厂，水污染防治，保护水环境已经成为了一项重要课题。面临严峻的水资源危机，国务院要求，“十五”期间，所以的城市都必须建设污水处理厂。到2005年，50万人口以上的城市，污水处理率应达到60%以上，到2010年，所以城市的污水处理率不低于60%[1]。要实现这个目标，预计至少要建立1000座污水处理厂，每年要新增污水处理能力5000-6000万吨[2]。为了达到这个目标，改善我国水环境被污染的状况，保护我国紧缺的水资源，我国大、中、小城镇都在积极兴建城市污水处理厂，中小城镇尤其要加快城市污水处理厂的建设步伐。随着人类社会的不断发展，城市规模的不断扩大，城市的用水量和排水量都在不断增加，加剧了用水的紧张和水质的污染，环境问题日益突出，由此造成的水危机已经成为社会经济发展的重要制约因素。目前在世界范围内，水资源短缺都是一个非常严重的问题。我国尽管具有较多的河流，但可利用水资源仍然不能满足社会发展需求。在此情况下，一些城市生活污水、工业污水以及其他污水又在源源不断的排入自然水资源体系中，更是使得大量的可利用水资源被污染。为了解决污水问题，我国相继出台了多项政策措施用于防治水污染，并不断提高污水处理水平，加强污水处理后的循环再利用。环境保护是我国的一项基本国策，污水处理是保护城乡环境的重要措施．国 家对此非常重视。建设部、国家环保总局、科技部在《城市污水处理及污染防治技术政策》中指出：“城市污水处理设施建设，应采用成熟可靠的技术。城市污水设施的出水应达到国家或地方规定的水污染物排放控制的要求”，环境保护、节能减排是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措，是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择，对于调整经济结构、转变增长方式、提高人民生活质量、维护中华民族长远利益、实现中国梦具有极其重要而深远的意义[3]。
（2）国内外研究现状
2. 研究的基本内容与方案
| （1）基础资料 该市的排水管网采用分流制排水体制，根据城市规划，至2020年，设计区域服务人口为15万，至2025年，服务人口为18万。经处理后的出水水质达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级标A标准的要求，出水排入长江。设计要求的进出水水质指标如下。 污水处理厂设计进出水水质指标
（2）设计内容 污水排放须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级 A 标准。依据当地提供的地形图、雨水资料、污水资料、受纳水体水文资料等，进行排水管网（污水、雨水）、污水处理厂的设计计算。 1）排水管网设计计算 ①确定排水体制及污水处理厂的位置。 ②依据管道定线原则及城市地形图，完成城市排水管网定线（确定主干管 的走向及管径、管长、埋深），至少应对 2 个定线方案进行技术经济比较，从中选优。 ③污水管网中管道的设计流量及水力计算。污水管道设计时采用最高日最高时流量作为设计流量。流量确定后，查水力计算表或通过计算软件，确定各管段的管径、坡度、埋深等。主干管需确定流量、管径、坡度、埋深。干管需确定流量、管径。 ④雨水管网中管道的设计流量及水力计算。划分汇水面积，依据每段的暴雨强度计算出管段流量，再查表确定雨水管的管径、坡度、埋深。最大雨水管径不超过DN2000，合理设置雨水口的数目。雨水干管需确定流量、管径、坡度、埋深。 2）污水处理厂工艺设计 ①本次设计预采用A/A/O工艺。 ②污水处理构筑物的设计计算。包括确定各有关设计参数、负荷、尺寸与所需的材料与规格等。 ③污泥处理构筑物的设计计算。 ④污水处理厂平面布置。污水处理厂的平面布置包括处理构筑物、办公楼、 化验室及其他辅助建筑物以及各种管道、渠道、道路、绿化带等的布置。 ⑤污水处理厂高程布置。高程布置的主要任务是确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而使污水能够在处理构筑物之间重力自流。 （2）预期目标 1）通过比较不同定线方案的经济型，采取最佳管道定线方案。 2）计算污水处理厂构筑物尺寸，选用合适的处理设施。 3）严格参照标准使水质达标排入长江。
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| 3、设计方案 该设计项目排水工程包括两部分：污水、雨水管网设计和污水处理厂设计。该地区采用雨污分流排水制度，设计雨水管网尽可能利用地形，干管分散布置，就近排入长江，污水厂采用A/A/O工艺。 （1）设计原则 污水设计原则：在污水设计中绝大多数污水实现重力自流，根据总体规划布局，结合城镇污水受纳水体位置进行排水分区划分，结合竖向规划和道路布局、坡向以及城镇污水受纳体和污水处理厂位置进行流域划分和系统布局，城镇污水处理厂的位置应由城镇规模布局等综合评价后确定。 雨水设计原则：就近排入受纳水体，雨水系统应根据城镇规划布局、地形，结合竖向规划和城镇污水受纳体的位置，按就近分散原则、自流排放的原则进行流域划分和系统布局，要充分利用城镇中的池塘、洼地、湖泊以及人工调节池雨水径流。 管道设计原则：按管线短、埋深小、尽量自流排出的原则确定。排水管道尽量采用重力流形式,避免提升。 （2）A/A/O技术措施： 污水处理厂设计方案：采用A/A/O工艺，根据进出水水质指标，并只针对近期规模即3万m3/d进行设计。生物池通过曝气装置、推进器(厌氧段和缺氧段)及回流渠道的布置分成厌氧段、缺氧段、好氧段。在该工艺流程内，BOD5、SS和以各种形式存在的氮和磷将一一被去除[10]。A2O生物脱氮除磷系统的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌组成。在好氧段，硝化细菌将入流中的氨氮及有机氮氨化成的氨氮，通过生物硝化作用，转化成硝酸盐；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入到大气中，从而达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷除去。该工艺在厌氧—好氧除磷工艺中加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。A2/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DO0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮，缺氧段要控制DO0.5 mg/L[11]，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。首段厌氧池，流入原污水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥，本池主要功能为释放磷，使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中BOD浓度下降；另外，氨氮因细胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3-N浓度下降，但NO3-N含量没有变化。在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下降，NO3-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小[12]。在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3-N的浓度增加，P随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速度下降。所以，A2／O工艺它可以同时完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3-N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。在好氧池的活性污泥中能积累磷的微生物，可以大量吸收溶解性磷，把它转化成不溶性多聚正磷酸盐在体内贮存起来，最后通过二次沉淀池排放剩余污泥达到系统除磷的目的[13]。
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3. 研究计划与安排
（1）2020年3月上旬，英文翻译，撰写文献综述，进行资料收集，准备开题报告；
（2）2020年3月中旬-4月下旬，阅读收集的设计参考资料，编制设计计算说明书；
（3）2020年5月上旬-5月下旬，依据设计计算说明书设计并绘制不少于5张1～2#图纸，最终完成毕业设计并准备答辩。
4. 参考文献（12篇以上）
[1]张自杰.排水工程（下册）[m].第四版，北京：中国建筑工业出版社，2000.
[2] 祝娅.污水管网设计中存在的问题及对策[j].环境与发展.2018(8)：36-38.
[3]《城镇污水处理厂污染物排放标准》gb18918-2002；
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