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天津是一个严重缺水的城市,近年来已经频频从外地调水,且本地水资源污染较严重。建设大规模、高标准、占地少的地下式污水处理厂对天津地区生态环境具有十分重要的意义。为解决地下式污水处理厂工艺方案选择的难题,本文首先分析了原污水处理厂的水量和水质情况,然后结合地下式箱体构筑物的结构特性,对每个处理单元进行工艺方案论证,最后通过技术经济比较确定了高排放标准的适用于地下式污水处理厂的工艺方案。研究的主要成果简述如下:原污水处理厂90%保证率进水量为39.6万m3/d,原污水处理厂目前己基本满负荷运行。原污水处理厂的进水水质大部分指标均超过了原设计标准,其中COD、BOD5及TN指标的平均值超过了《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）。出水水质均达到原设计的“一级B”标准,但是不能达到天津市地方排放标准中的A标准。综合考虑原污水处理厂的现状及周围环境的总体要求,本提标改造工程采用地下式污水处理厂的形式,其布置方式采用半地下式-双层加盖的形式;设计规模为60万m3/d;设计出水水质要求达到天津市地方排放标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB12/599-2015）中的A标准。各污染物去除效率如下:COD≥95.6%,BOD5≥98.3%,SS≥98.3%,氨氮≥97.0%（94.0%）,TN≥87.5%,TP≥96.7%。地下式污水处理厂的设计进水水质的BOD5/COD值为0.51,污水适合于生物处理;BOD5/TN=4.31,碳源充足,采取合理的生物池布置形式,保证碳源的合理利用和总氮的有效去除;BOD5/TP=38.3,应采用生物法除磷与化学法除磷相结合的方法来强化除磷效果。地下式污水处理厂的总体工艺方案确定为:污水处理工艺选用多级AO工艺+高效沉淀池+深床滤池+臭氧氧化工艺;再生水处理工艺选用超滤+反渗透工艺。地下式污水处理厂的预期效能会优于类似工艺津沽污水处理厂,本工程设计工艺方案较合理,出水水质可以达到天津市地方排放标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB12/599-2015）中的A标准。本文以天津市某污水处理厂提标改造工程为例,得出一些研究成果可为地下式污水处理厂的设计及建设提供技术参考,具有一定的指导意义。