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包头市是我国北方新型工业城市,同时也是资源型缺水严重城市。近年来,工业的迅猛发展与水资源紧缺的矛盾日益突出。包头市现有城市污水处理厂大多建设较早,受当时环境、技术等因素制约,所采用的工艺技术相对落后,存在着出水无法稳定达标、中水利用率低等问题。北方地区城市污水处理厂在面对新一轮提标的要求下,升级改造迫在眉睫。改造后的污水厂排放标准将提高到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准。本课题对国内城市污水处理现状和工艺决策方案进行了综述。收集和整理了包头市现有5座城市污水处理厂的处理规模、处理工艺、进出水水质等资料,通过分析不同工艺相似水质污水处理厂的进、出水水质,比较不同处理工艺的处理效果。通过设定相同处理规模及进、出水水质,探讨了不同工艺相同规模污水处理厂的经济性。选择包头市现有五座污水处理厂中最需改造的污水处理厂作为改造对象,结合工程实例,提出推荐改造方案,估算改造工程总投资及运行成本。研究结论如下：1.包头市采用3种不同二级处理工艺的现有污水处理厂对CODcr去除率均在75%以上,其中脱氮除磷效果最佳的为采用水解酸化-二级上流生物滤池工艺的万水泉污水处理厂,TN、NH+4-N、TP的去除率分别达到74.49%、89.91%和90.89%。而采用传统活性污泥工艺已无法满足脱氮除磷的排放要求。2.在设定处理规模为20000吨/天的条件下,3种不同处理方法的二级处理工艺主体部分工程投资最高的为改良A2/0工艺,投资达到1183.99万元。传统活性污泥工艺和水解酸化+二级上流生物滤池工艺工程投资较接近,分别为741.62万元和767.40万元。3.选择北郊城市污水处理厂作为改造对象,通过工艺比选,确定A/O+BAF+混沉组合处理工艺作为推荐改造方案。新增改造工程总投资为3105.92万元,新增吨废水处理成本为0.237元/吨。