城市工业产生的污水是当今国家急需解决的问题，也是城市首要规划的一部分，因为人类的生活离不开水，一旦城市用水或是工业用水得不到及时满足，那么国民的日常生活会受到严重影响，工业发展受到抑制，国家经济实力也得不到保证。由于不同工业用水的情况有所不同，所产生的污水中含有的杂质成分也不同，因此治理方法也应该因情况而宜并且再次回用污水还要取决于回用目的，最终处理得到净化程度不同的工业用水。本文针对此案例进行讨论，对于回用工业用水的程度，对处理方法进行分类分别为:一级处理、二级处理以及三级处理，这种分类方法是根据处理方法的复杂程度为依据的，因为污水的杂质太多，必须选用多种方法相结合处理才能达到预期效果，处理的过程越复杂，产出水质质量就越理想。因此，三者的处理系统复杂程度分别为:三级处理大于二级处理大于一级处理。一级处理是指利用某种物理方法对污水中存在的悬浮颗粒进行清除，就像是进行了一次过筛实验一样，对污水进行初步净化。但是一级处理得到的水并不能满足回用规划要求，因此只有进行二级处理才行。
二级处理是指运用生物方法对一级处理后的污水中的胶状物和可溶解物杂质进行再次净化，这样得到的污水是可以允许从工厂排出的，但只是可以满足部分需求，因此需要采用三级处理。二级处理常见的处理方法是流动床生物膜工艺，这种工艺方法是利用覆盖在填料上的微生物形成的生物膜对污水进行处理，处理过程中会出现有大量活性污泥。在处理前需要对接种的活性污泥进行闷爆一天(24h)，随后得到的活性污泥具有避免存在的游离微生物与覆盖在填料上的微生物对养料竞争的现象发生，最后投入污水进行处理。但是该过程中曝气不可过大，这样给生物膜的形成创造了有利条件。根据检验污水的去除率=(污染去除量/原水中的污染物含量)*100%，来决定和判断是否还需要继续投水。想要挂膜效果理想，对进水中所含有机物的浓度和所需温度要求比较严格，如果进水中所含有机物浓度存在贫营养微生物或是温度较低，那么挂膜效果是不会很好的。该方法对填料的要求就更加苛刻，填料的性能直接影响着结果的好坏。为了达到预期目标，可以在工艺工程中加入一些碳源，这样有利于挂膜。常见给水处理工艺。三级处理是指，将经过一级处理和二级处理后污水中存在的难以溶解杂质、复杂有机物以及溶解盐类进行深层次，深度地处理，所得到的污水中含杂质也会较少，这样产出的污水完全可以满足工业的需求。
2回用工业污水
2．1解决回用工业污水的方法现在对于城市工业污水，急需制定一个回用规划，该规划是结合城市的地理位置、污水排放管道、经济现状来制订出来的，它将服务于城市水资源就工业、农业、市区和乡镇用水等方面，根据工业污水的处理不同，将所回用的污水分类利用，既达到了合理利用水资源的目的，同时也对工业污水的回用得以充分开发。根据设施位置、设施规模以及设施要求，对城市中各种水资源进行合理治理并集中处理［2］。集中治理有利于城市污水治理管理，提高整治效率。城市工业污水处理得到的不同污水，可以根据水质的不同，供给不同的需求群体，这样不仅节约水资源，而已可以达到灵活运用的效果。另一方面，当地的污水回收利用可以节省大量输水成本。
2．2该工程的污水回用的特性(1)工业建筑中水系统，城市工业污水治理所得到的污水可以用在大型工业建设或是用于建筑中污水的收集，以及可以用到道路的清洁、汽车的清洗和城市的绿化工作等。(2)区域中水系统，比如像政府机关和一些建筑小区中可以利用处理后的城市污水对其的屋顶，路面和运动场清洗，绿色植物浇灌。比如，屋面上雨水的处理可以采用这种方法:收集屋面上雨水后再让雨水经过滤网过滤得到初期雨水最后可以将雨水用于景观使用，如果小区或是其他区域对污水水质有更高的要求，污水处理的工艺流程则会更加复杂，比如，在上述的得到初期雨水后将其倒入蓄水池后进行静置沉淀，取其上清污水，再进行混凝和过滤，然后对其采用成本较低的，常见的氯化消毒法进行消毒处理，最后投入供水调节池中，有必要的话，也可以采用生物方法进行处理，这样可以达到深层次净化水源的效果。对于不同情况，展开不同的水质调研，比如，路面径流对水质的要求较低，就可以实行地面水质调研。(3)城市中水系统，城市用水主要是以生活用水为主，城市中水系统是对整个城市规划建立的，城市污水水质不像工业污水水质那么差，城市污水可以经过污水处理和深层次处理就可以回用满足工业所需，城市道路植被的灌溉，河水和湖水的储备。这三种系统，前两者方法都是先将城市工业污水分散后在回用的，最有一种方法则是将城市污水集中到一起在进行回用的。
2．3污水的集中回用由于每个污水处理厂对城市产生的不同水质污水的处理方法不尽相同，所以需要对这些污水进行集中处理，每个污水处理厂都必须结合当地特点对污水进行有效处理。有效的污水处理工艺不仅对污水回用得到的水质质量有较大影响，而且取决于处理厂的规模和处理厂产出的污水水质。因此，污水的集中回用规划需要每个污水处理厂集中管理。
2．4污水的分散回用随着我国工业的快速发展，我国经济实力的快速提升，一方面给我们生活带来了充实的物质满足和精神满足，另一方面，却又在对我国的自然环境造成严重性的破坏。因此，合理处理好工厂产出的污水废水是各个城市应当解决的首要问题，有效的方法就是结合科学技术，打破常规思维，运用先进设备对污水进行截流，再输送到污水处理厂进行处理，最后在通过管网达到回用。但是，因为我国大多数城市都是老城新建的，城市的地下管道和输水设施过于老化，不利于污水处理工作的开展，再加上，要完成这一项目需要投入大量的人力，物力和财力，可想而知，此项工程需要长久地才能完成。
3结语
关键字：污水处理生物膜法氧化法
一、城市污水处理的重要性和迫切性
我国淡水资源十分短缺，人均拥有量2300m3，相当于世界人均水平的1/4，居世界110位。1997年起，全国城市污水排放量占废水排放总量的比例接近45%，改变了我国水污染治理工作一直以工业废水治理为主的局面，开始加强城市污水的综合治理工作。1999年我国城市污水污染负荷首次超过了工业废水污染负荷，我国水污染控制重点已经从工业点源污染为主的控制，逐步转变为以城市污水污染为主的控制。据《2003年中国环境状况公报》公布，2003年，全国废水排放总量为460亿吨，其中城市生活污水排放量247.6亿吨，占污水排放总量的53.8%。废水化学需氧量（COD）排放总量1333万吨，其中生活污水COD排放821.7万吨，占废水COD排放总量的61.6%，由此可见，目前我国的水污染形势严峻，特别是城市污水的排放对地表水和地下水水质的影响显得更加突出。据有关资料统计，全国近80%的生活污水未经处理，直接排入江河湖海，年排污量达400亿m3，造成全国1/3以上的水域受到污染。专家指出，水污染加剧了水资源的短缺，直接威胁着饮用水的安全和人民群众的健康，影响到工农业生产和农作物安全造成的经济损失约为GNP的1.5%～3%，水污染已成为不亚于洪灾、旱灾甚至更为严重的灾害。未来城市的最大危害就是污水。造成我国水污染严重的主要原因之一是由于全国城市污水处理率较低，使大量的城市污水未经处理而直接外排，导致了严重的水污染，并加剧了水资源的短缺。加上随着城市化和工业化进程的加快，城市污水产生量不断增大，使得水环境污染日益严重。城市污水处理的严重滞后，已经成为影响我国区域水污染防治目标实现的一个重要因素，并且严重制约了城市社会经济的可持续发展。国家专门就城市污水处理问题颁布了一系列政策及技术规定，制订城市治污达标的“时间表”，加快建设城市污水集中处理设施刻不容缓。
二、污水处理常用方法探讨
2.1活性污泥法。
长期以来，城市生活污水多采用活性污泥法，它是世界各国应用最广的一种生物处理流程，具有处理能力高，出水水质好的优点。该方法主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。废水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反应器，通过曝气设备充入空气，空气中的氧溶入混合液，产生好氧代谢反应，且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态，这样，废水中的有机物、氧气同微生物能充分接触反应。随后混合液进入沉淀池，混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离，流出沉淀池的就是净化水。沉淀池中的污泥大部分回流，称为回流污泥，回流污泥的目的是使曝气池内保持一定的悬浮固体浓度，也就是保持一定的微生物浓度。曝气池中的生化反应引起微生物的增殖，增殖的微生物量通常从沉淀池中排除，以维持活性污泥系统的稳定运行，这部分污泥叫剩余污泥。活性污泥除了有氧化和分解有机物的能力外，还要有良好的凝聚和沉降性能，以使活性污泥能从混合液中分离出来，得到澄清的出水。
由于污水处理是一项侧重于环境效益和社会效益的工程，因此在建设和实际运行过程中常受到资金的限制，使得治理技术与资金问题成为我国水污染治理的“瓶颈”。归纳起来，目前在城市生活污水处理研究和应用领域，普遍存在的问题有:（1）采用传统的活性污泥法，往往基建费、运行费高，能耗大，管理复杂，易出现污泥膨胀现象;设备不能满足高效低耗的要求;（2）随着污水排放标准的不断严格，对污水中氮、磷等营养物质的排放要求较高，传统的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺多以活性污泥法为主，往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联，形成多级反应池，通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的，这势必增加基建投资的费用及能耗，并且使运行管理较为复杂;（3）目前城市污水的处理多以集中处理为主，庞大的污水收集系统的投资远远超过污水处理厂本身的投资，因此建设大型的污水处理厂，集中处理生活污水，从污水再生回用的角度来说不一定是唯一可取的方案。
因此，如何使城市污水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理，以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展，已成为目前水处理技术研究和应用领域共同关注的问题。这要求污水处理不应仅仅满足单一的水质改善，同时也需要一并考虑污水及所含污染物的资源化和能源化问题，且所采用的技术必须以低能耗和少资源损耗为前提。
2.2生物膜法。
在污水生物处理的发展和应用中，活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。生物膜法主要用于从废水中去除溶解性有机污染物，主要特点是微生物附着在介质“滤料”表面，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧化一般直接来自大气。生物膜法处理系统适用于处理中小规模的城市废水，采用的处理构筑物有高负荷生物滤池和生物转盘，生物滤池在我国南方更为适用。随着新型填料的开发和配套技术的不断完善，与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高、耐冲击负荷性能好、产泥量低、占地面积少、便于运行管理等优点，在处理中极具竞争力。:
2.3氧化法。
氧化法是目前广泛采用并极具发展潜力的城市生活污水预处理方法之一。根据氧化剂的种类及反应器的类型，氧化法可分为化学氧化法、催化氧化法、（催化）湿式氧化法，光催化氧化法、超临界氧化法等。化学氧化法虽然操作简单，但由于其处理效果并非十分理想，而且由于其运行成本较高，因此，在城市生活污水处理应用中使用并不很多。为了达到提高处理效果，同时降低运行成本的目的，人们开发了一些其他的氧化技术。光催化氧化法设备简单、运行条件温和、氧化能力强、杀菌作用强、处理彻底，因此，在水的深度处理及对难生物降解的有机废水的处理具有极好的应用前景，目前已成为国内外非常活跃的研究课题，有专家预测，氧化法将成为21世纪废水处理中重要的方法之一。
结论：
综上所述，城市污水处理是一个迫在眉睫的问题，目前越来越多的受到人们的关注。但目前遇到的最到的问题是技术的改良和污水处理实际落实的问题。还希望相关部门能够将污水处理真正提上日程，投资进行新技术的研究，为人们的生活带来更多的绿色和清新。
参考文献：
[1]储金宇，等·臭氧技术及应用[M].北京:化学工业出版社，2002.
[2]许建华，等·水的特种处理[M].上海:同济大学出版社，1989.
菏泽市城市再生水利用分为集中式和分散式两种。集中式再生水利用是将城市污水经处理厂处理达到国家一级A标准的尾水，回用于城区河道生态环境用水。部分尾水经过消毒和处理，水质达到杂用水回用标准后，通过建设加压泵站、铺设再生水供水管网，作为在一定范围内的住宅小区、企事业单位、市政绿地和公园的绿化用水和公园景观生态补水以及道路清洁用水。分散式再生利用是指再生水利用设施由各单位或住宅小区自行建设和使用。
1.1再生水利用设施建设现状
1.1.1城市污水处理厂尾水再生利用菏泽市城区目前已建成污水处理厂3座，设计处理规模为每日16万m3，出水水质达到一级A标准，能够到达再生水回用标准，菏泽市3座污水处理厂的日处理水量约为12万m3。菏泽市集中式再生水利用管网设施的建设和运营主要由某水务公司负责，该公司负责菏泽市污水处理厂达标排放(一级A标)尾水的开发利用，并与污水处理厂签订回用协议。尾水主要回用于工业生产冷却、水体景观、火力发电等可以接受其水质标准的用水。菏泽市在经济开发区内用水集中区域投资1800多万元建设再生水利用管网工程，铺设供水管线13km，将污水处理厂处理后的再生水和河道地表水输送至发电厂等用水户，目前日供水规模5万t，其中污水处理厂再生水利用量为每日2.3万m3。
1.1.2分散式再生水利用设施建设现状分散式再生水利用设施由各工业企业单位或住宅小区建设和使用，菏泽市分散式再生水利用设施建设发展较慢，已建成的分散式再生水利用设施分布在住宅小区、学校、服务行业、市政园林绿化等行业和单位，处理后的再生水主要回用于绿化、道路清洁、公共卫生间冲厕及景观环境用水，这部分再生水回用量较小，未形成规模，是集中式再生水利用的有效补充。
1.2菏泽市再生水处理工艺情况菏泽市的城市污水处理厂出水水质已达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A标准，达标排放的尾水经消毒处理后达到相关再生水水质标准。分散式再生水处理工艺按组成段可分为预处理、主处理及后处理。预处理包括格栅、调节池;主处理包括混凝、沉淀、气浮、活性污泥法、生物膜法、二次沉淀、过滤、生物活性炭及生态处理(人工湿地等工艺)等处理工艺单元;后处理为膜滤、活性炭、紫外线消毒等深度处理单元。由于再生水回用对有机物、洗涤剂及氮、磷的去除要求较高，因此再生水处理的主体工艺通常为生物处理工艺。
1.3菏泽市再生水利用管理情况a.制定完善了再生水利用的地方法规和配套政策。2009年，菏泽市人民政府印发《关于加强城市排水许可及雨污分流管理工作的通知》，对城市排水管理工作加强规范管理，对雨污分流工作强化管理。随着最严格水资源管理制度的落实，2010年菏泽市印发《菏泽市节约用水管理办法》和《菏泽市城市污水处理费征收使用管理办法》，加强对菏泽市节约用水工作的监督管理，同时对城市污水处理费征收工作加强领导、加大力度，保证污水处理费征收到位和城市污水处理厂的正常运行，通过一系列规范性文件的制定，初步形成鼓励再生水利用设施建设和再生水利用的政策激励机制。b.新建工程项目全面落实节水“三同时”制度。菏泽市城市规划区范围内所有的新、改、扩建工程项目已严格实施节水“三同时”制度，菏泽市城市节约用水办公室对节水措施方案进行审查把关，要求所有新、改、扩建工程项目必须配套建设节水设施，特别是符合再生水和雨水利用设施建设条件的，必须同期配套建设，并与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。规划、建设、房管、环保等部门在环境影响评价、规划设计、施工、竣工验收等环节切实配合把关。c.加强水资源论证，促使新上项目使用中水。菏泽市地处巨野煤田，煤炭储存条件较好，建设火电厂条件优越，同时菏泽市属于欠发达地区，工业基础薄弱，农业用水量占总用水量的70%以上。菏泽市发改委、经信委、水利局印发《菏泽市建设项目水资源论证管理规定》，规范和加强建设项目水资源论证，所有取水建设项目必须进行水资源论证，对于可利用中水的项目，必须首先利用中水，特别是发电和城市热电联产项目。一些发电厂已大量利用城市中水和城市河道生态环境用水，大幅提升了菏泽市中水利用水平，节约了新鲜水资源取用量。
2菏泽市污水再生利用存在的问题
a.污水处理后中水得不到充分利用。一是由于配套设施不完善，污水处理厂实际生产能力小于设计生产能力，污水处理厂存在吃不饱的情况;二是大量对中水有需求的用户由于中水管网未铺设到位而无法使用中水，给城市杂用水和绿化利用中水带来困难，影响整体效益发挥;三是中水各时段的水量不稳定，与企业用水时段需求不匹配，造成中水利用困难和利用成本增加。b.污水处理收费体系不完善，运行经费不到位。菏泽市污水处理厂运行经费不足情况较普遍，受限于市政污水管网建设，城市污水收集率较低，污水处理费征收率偏低，菏泽市城市污水处理费征收额不足以维持污水处理厂运行，需要政府财政资金补贴方能维持污水处理厂的运行。c.现行水资源费价格体系不完善。菏泽市地表水水资源费为0.2～0.3元，地下水水资源费0.55元，加上污水处理费，新鲜水的直接用水成本不足1.6元，然而再生水回用处理成本偏高，管网建设投资大、见效慢，部分取用水企业不愿关闭自备井使用中水，造成自备水源井关停工作进展缓慢，同时也给发展中水用水带来了较大的困难。
3推进再生水利用的建议
关键词：城市污水处理厂；进水水质；出水水质；工艺技术；污泥处理与处置
随着经济的发展，我们生活的环境变得越来越差，特别是水体的污染到了触目惊心的地步。虽然我国在城市污水处理厂建设方面取得一定成效，已建成百余座污水处理厂，但在控制水污染方面，形势不容乐观，预计今后还有大量的城市污水处理厂待建设。在建设城市污水处理厂过程中，设计工作是龙头，在设计时常常碰到一些热点问题，引起各方争论。本文对这些问题作了剖析。
一、污水处理厂的厂址选择
污水处理厂位置的选择，应符合城市总体规划和排水工程总体规划的要求，并根据下列因素综合确定：厂址必须位于集中给水水源下游，并应设在城市工业区、居住区的下游，为保证卫生要求，厂址应与城市工业区、居住区保持约300m以上距离，厂址宜设在城市夏季最小频率风向的上风侧，及主导风向的下风侧结合污水管道系统布置及纳污水域位置；污水处理厂选址宜设在城市低处，便于污水自流，沿途尽量不设或少设提升泵站，有良好的交通、运输和水电条件；有良好的工程地质条件；厂区地形不受水淹，有良好的防洪、排涝条件尽量少拆迁、少占农田，同时因厂区规划有扩建的可能，应预留远期发展用地。
在拟建新的污水处理厂时，一般需由建设单位提出2—3个污水处理厂备选地址，由设计部门从中比较选择。这就要求设计人员不要盲目迁就建设单位的意见，应亲自考察当地实际情况，在全面分析的基础上提出合适的厂址。
二、处理工艺选择
污水处理工艺选择是依据进水水质、水量状况，再依据受纳水体环境容量或者国家规定排放标准，确定应该去除污染物的项目与数量，从而选择合适的污水处理工艺。在选择污水处理工艺过程中经常讨论的问题有如下几方面：
(一)进水水质预测
城市污水处理工艺选择的水质因素进水水质水量特性和出水水质标准的确定是城市污水处理工艺选择的关键环节，也是我国当前城市污水处理工程设计中存在的薄弱环节。城市污水管网的完善，对城市污水处理厂设计规模和设计水质的确定至关重要，目前我国大多数城市管网建设还不配套，因此造成城市污水处理规模和水质难以合理确定，投入运行后实际值与设计值往往相差较大，效能难以充分发挥。
因此，污水处理技术政策中要求，应切合实际地确定污水进水水质，优化工艺设计参数。必须对污水的现状水质特性、污染物构成进行详细调查或测定，作出合理的分析预测。对于城市污水处理工艺方案及其设计参数的确定，进行必要的水质水量特性分析测定和动态工艺试验研究。
(二)处理出水水质标准
处理厂出水水质是按照尾水排入水域类别，再依照国家污水综合排放标准，以满足各项指标要求。采用二级处理工艺，处理出水恐怕难以达到氨氮与磷酸盐标准，需要采用脱氮除磷工艺流程，特别是一级标准中磷酸盐指标0.5mg／L，有相当难度。有人提出，处理厂尾水排入非蓄水性河流或非封闭性水域，是否还要控制如此低的磷酸盐含量。采用生物脱氮除磷工艺，或者化学除磷工艺，需要增加基建投资与经常运行费用，同时还要求具有较高的运行管理水平。
(三)污水消毒
为了保护人类的生命健康，保护好水环境，世界许多国家和地区都要求对城市污水在排放前进行消毒处理。室外排水设计规范中，城市污水处理厂出水要加氯消毒，而且对生物处理后投氯量规定为5mg／L-10mg／L，并设停留时间为30rain混合接触池。有人提出，国家污水综合排放标准对城市二级处理厂出水水质未确定大肠菌群数及余氯值，所以处理厂出水要不要加氯是值得研究的课题。紫外线污水消毒技术如今已被广泛应用于各类城市污水的消毒处理中，包括低质污水，常规二级生化处理后的污水、合流管道溢流废水和再生水的消毒。目前世界上最大的使用紫外线消毒技术的再生水处理厂是加州santaRosa污水处理厂，处理规模25万m3／d，该系统为明渠式中压灯消毒系统。
三、主流处理工艺
(一)关于活性污泥法
当前流行的污水处理工艺有：AB法、SBR法、普通曝气法等，这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，且各有其特点。
1、AB法(Adsorption—Biooxidation)
该法由德国Bohuke教授首先开发。该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷2.5kgBOD／(kgMLSS.d)以上，池容积负荷6kgBOD／(m3.d)以上；B级负荷低，污泥龄较长。A级与B级间设中间沉淀池。二级池子F／M(污染物量与微生物量之比)不同，形成不同的微生物群体。AB法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质，A级和B级亦可分期建设。
2、SBR法(SequencingBatchReactor)
SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。
3、普通曝气法
本工艺出现最早，至今仍有较强的生命力。普曝法处理效果好，经验多，可适应大的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。传统普曝法的不足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。近几年在工程实践中，通过降低普通曝气池容积负荷，可以达到脱氮的目的，在普曝池前设置厌氧区，可以除磷，亦可用化学法除磷。采用普通曝气法去除BOD5，工程上称为普通曝气法的变法，亦可统称为普通曝气法。
四、污泥的处理
污水处理厂在水处理过程中会截流与排出一定量的栅渣、沉砂和污泥。对城市污水厂而言，其数量大约为进水量的0.5％-1.5％。目前部分设计单位在污水处理厂设计中对污泥处置重视程度不够，大部分中小型污水厂产生的污泥，经浓缩、机械脱水后直接外运，这些污泥实际上均未达到稳定要求，是否会带来环境的二次污染是值得注意的。因此设计部门应加强对污泥处置的设计与研究，目前常用的污泥稳定方法有污泥中温消化、污泥好氧消化、污泥投加石灰、污泥焚烧等方法污泥综合利用的试验研究已有各种报道，例如利用污泥制砖、制陶瓷等用作建筑材料，甚至从污泥中提炼维生素B12等等，但大部分是实验室试验，与实际应用还有相当距离。城市污泥的最终出路，还是用作绿化或农田肥料，改良土壤，这似乎是较现实的综合利用方案，但目前尚缺少组织推广应用的机构，在政策上也缺少支持。事实上城市污水厂污泥作为“绿色植物”的天然有机肥料是具有广阔前途的。一个城市若有多座污水处理厂，可把各处理厂污泥集中起来，建一座具有相当规模的污泥处理厂，包括处理下水道清通过程中产生的污泥、化粪池污泥等等，当污泥处理厂达到一定规模后，可减少单位投资，降低日常费用，也便于污泥综合利用。
五、要注重借鉴外国的先进经验
我们现在的发展走的是西方发达国家走过的先发展后治理的老路，西方现在在污水处理厂的建设方面积累了不少经验和教训；现在已经有外国的设计公司进军中国污水处理市场了，我们在面对竞争的同时也要抓住这个很好的学习和借鉴机会。
1.1污水管网设计
城市污水管网担负着城市污水的收集和输送,是连接污水产生源和污水处理厂的重要的、不可缺少的环节。一般说,凡在新建市、区或扩建新区建设污水处理工程时,宜采用分流制;在已建成合流制排水系统的旧城区、小城镇等,宜将原合流制直泄式排水系统改造成截流式合流系统;在雨量稀少地区,如我国西北的部分地区或者边远小城镇,由于污水处理规模小,街道狭窄,两侧建筑密集,施工复杂,无条件修建分流制排水系统,也可考虑采用合流制排水系统。值得注意的是,当截流倍数较大时,旱季和雨季污水量相差较大,污水处理厂的进水水量及水质都随之发生相应波动,造成冲击负荷,因此在污水处理厂工艺流程设计和设计参数选择时应对该水量、水质变化进行必要的分析和校核,保证处理厂出水稳定达标。
1.2垃圾渗滤液对污水处理厂的影响
国内一些城市,特别是中小城镇,当垃圾处理规模不大,且距城市污水处理厂较近时,往往将垃圾渗滤液经预处理或不经处理直接排入城市污水处理厂。这种情况下,设计城市污水处理厂时,需十分注意由于垃圾渗滤液高浓度废水的进入而给处理厂进水带来的水质变化。处理厂规模越小,其影响越大,渗滤液处理量与污水处理厂处理规模的比值越大,对设计参数选择、设备选型及工程费、运行费等影响越大。
1.3除臭技术
随着我国对环境质量要求的提高和污水处理技术的发展,在设计污水处理厂的同时,考虑除臭设施已提到议事日程。除臭方法常用有活性炭吸附法、化学药剂吸收法、土壤法及生物法。由于活性炭吸附法去除高浓度臭气效率低且价格高;化学药剂吸收法臭气去除效率低且操作管理复杂;土壤法则适合低浓度臭气去除及占地面积大等不足,目前国内外广泛采用生物除臭法,即利用微生物除臭。该法具有适合于各种臭气浓度的脱除,且具有效率高,不产生二次污染及运行费用低等优点。因此,在我国建议采用生物除臭更为经济合理。
2影响城市污水处理系统的关键技术
城市污水属于可生化处理的中性污水,工艺技术要求并不太复杂,而城市污水处理工艺技术方案的关键因素是曝气技术的选用。
2.1曝气技术的重要地位
城市污水主要污染物成份基本都是容易被微生物分解的物质。在城市污水处理工艺技术方案中,采用曝气充氧培养微生物对有机污染物质进行分解,这一基本原理都是相同的。一般都是采取初沉、曝气、二沉、回流或排出的工艺流程;近年来还出现了曝气、二沉、回流或排出的三合一体间歇式曝气工艺。
曝气充氧是城市污水处理工艺运行中最重要的技术保障手段,也是工艺运行的动态控制核心;在城市污水处理运行费用中,动力消耗所占比例约为80%,而曝气充氧能耗又要占装置总动力消耗的约80%;由此可见,所选用的曝气形式及技术在城市污水处理工艺技术方案中的重要地位。
2.2曝气技术的基本分类
①传统的分类曝气技术传统的分类方法是按照设备性质区分的,分为三种基本形式。表面曝气—采用机械运动的方法,使水体表面不断更新与空气接触;表面曝气分为叶轮表面曝气与转刷(盘)表面曝气两种。
射流自吸—利用水体的射流作用吸入空气。
鼓风曝气—风机鼓风经曝气器扩散向水体中输入空气(或纯氧)。
②按照流体运动性质的新分类曝气技术的实质就是使气相中的氧向液相中转移,传统的分类方法难以反映曝气技术的实质问题。使气相中的氧转移为液相中的溶解氧,是通过流体运动形成气液接触界面而完成的。
2.3鼓风曝气是曝气技术的发展趋势
在城市污水处理工艺技术中,有越来越多的工程技术人员认识到了鼓风曝气技术具有动能消耗合理和充氧效率高的优点,因此鼓风曝气技术在城市污水处理工艺技术中越来越得到普遍的应用。
2.4终端设备是鼓风曝气技术的关键
鼓风曝气技术的终端是关键设备气流扩散装置——曝气器。鼓风机经管道鼓入曝气池的气相流体,最终是由曝气器对气流的扩散而产生起氧传递作用的气液接触界面;曝气充氧效率、曝气运行可靠程度的长久性、氧传递均衡性与氧供给长期稳定性等等曝气技术性能如何,完全是要取决于曝气终端设备(曝气器)的功能作用。
2.5旋混曝气器
本世纪九十年代初,我们就开始着手研究曝气器的气流扩散问题,经过大量的实验研究与运行实践经验的总结,确立了采用阻力小且无堵塞的大孔排气结构,经旋流、旋混与倒齿等多种结构扩散作用产生细泡的曝气技术,生产制造了“旋混曝气器”。从近年在湖南与广东两地的应用情况来看,旋混曝气器突出表现了效率高、可靠性好、对长期稳定运行有保障的优点,深得用户的好评。
3结语
自然系统和人工系统相结合的系统叫复合系统。市场经济条件下的城市污水处理系统,就是一个开放的复合系统。所谓开放的复合系统,是指这个复合系统,还与外界环境中的种种系统进行着交换。城市污水处理系统的整体目标是:导、治结合,实现污水处理“四化”。“四化”——一是减量化,即污水、能耗、物耗的减小;二是无害化,即污水处理的过程与结果对人及受纳水体无害;三是资源化,即污水处理后的循环回用;四是产业化,即污水处理按市场机制形成产业。
论文关键词:城市污水曝气技术工程设计
论文摘要:本文分析和论述了影响城市污水处理系统的几个主要因素,着重对曝气技术在城市污水处理工艺的主导地位和技术应用进行阐述。
参考文献:
[1]徐志嫱,魏红,黄廷林.污水采用集中或分散处理再生回用的经济比较[J].中国给水排水,2007.
[2]张丽丽,徐得潜.城市污水处理厂布局优化的经济性判据[J].山西建筑,2009.
[3]王文雯.城市河流治理生态效应优化模式探索[D].山东师范大学,2004.
关键词：乡镇污水；工艺设计；现状
1污水处理厂对乡镇污水的处理工艺流程
污水处理厂对城镇生活污水采取的是分级处理方式。一级处理是对污水进行最基本的初步处理，主要是通过过滤、沉淀等比较普遍的方式除去污水中的悬浮颗粒以及胶状物质，并初步调节生活污水的pH值，城市生活污水经过一级初步处理仍然达不到国家污水的排放标准，需要进行后续的二级处理。采用生物处理方法对城镇污水进行二级处理，目的是除去生活污水中溶解有机物，还可以将一级处理中过滤干净的悬浮颗粒和胶状物一并分解除去。城镇生活污水经过二级处理后基本可以达到国家污染物排放标准。但为了使污水得到进一步的净化和处理，降低污水对人体和生态环境造成的损害与破坏，需要进行城镇生活污水的三级处理。三级处理是对经过二级处理后的污水的再净化，该过程会发生一些物理反应、化学反应以及生物反应，最终达到除去溶解在污水中的有机物、不容易进行生物降解的有机物、矿物质、氮磷化合物、病原体以及其他类物质。城镇生活污水经过污水处理厂的三级处理后就可以达到工业用水的基本要求，如果处理过程比较严格，就会获得更好的处理效果，理想状况下亦可当作生活用水供城镇居民使用。
2我国主要的乡镇污水处理工艺
2.1淹没式生物膜工艺
目前，淹没式生物膜工艺被广泛应用于城镇生活污水的处理过程中，处理效果较为明显。淹没式生物膜工艺中的生物载体主要是由具备弹性的生物环填料、球形悬浮状填料以及软性填料组成，曝气池中生物的存在状态有两种，分别是悬浮状态和固定状态，选用该种工艺进行城镇生活污水的处理需要进行后续的再次沉淀，目的是进行固液分离。该工艺的主要优点：（1）生物种类和生物量较多，对污水的处理能力较强，处理效果也较好；（2）对污水的水质和水量变化的适应性较强，工艺性能比较稳定，不易被破坏；（3）成本费用较低，操作简便，易于运行。综上所述，淹没式生物膜工艺具有低耗能、高效率、无二次污染的优点，是处理城镇生活污水的最佳选择。
2.2氧化塘处理工艺
氧化塘处理工艺也是当前用的较为广泛的一种城镇生活污水处理工艺，是利用水中天然存在的各种藻类植物和具有分解作用的微生物对城镇生活污水进行处理，发生一系列的需氧、厌氧生物反应的天然或人工建造的池塘。该工艺是通过天然的生物净化作用达到对生活污水进行处理的目的。该处理工艺的优点：氧化塘的修建是在现有河道的基础上进行，投资成本低，而且可以利用处理后的污水进行水生植物和生物的养殖，从而实现处理后城镇生活污水的再利用。不足之处：对城镇生活污水的处理效率较低、占据较大的空间面积，更严重的是该工艺的设计和操作一旦出现问题，很容易造成水体的二次污染，使水资源滋生大量的蚊虫等危害人体健康的生物。
3污水处理技术的发展重点
3.1高效率、低成本的污水处理技术
由于我国仍是发展中国家，经济发展尚不发达，我们现在的主要资金还是运用到了经济发展方面，在污水排放量一天天增加的同时，我们的污水处理技术却不能以相同的速度提高，尽管政府已把部分资金投入到污水处理技术方面，但是还相差甚远，先进的设备成本过高，迫使许多政府机构放弃投资。因此我们需要努力争取更大的支持、加大污水处理的投资，但也不能仅靠扩大投资来增加更多的污水处理，我们需要利用有限的投资提高污水处理的规模及标准，研究开发低成本、低投资、高效率的污水处理新技术和新设备，这将是我们未来发展的首要任务。
3.2大力发展污泥处理技术
在我们处理城市污水的同时，势必会产生许多的污泥，且污泥中含有的污染物浓度更高，所以处理好污泥也是我们处理污水的最重要的工作之一，可是怎样才能处理好污泥，这对我们发展中国家来说是一个很大的难题。我国的有关环保部门规定，因污泥量中含有大量的有毒有害物质，如果不处理就会对环境产生极大的影响，因此污泥必须进行妥善的处理。因城市污水产生的污泥含水率极高，所以在污水处理的过程中产生的污泥量也特别多，虽然我们不能阻止污泥的产生，可是我们可以让污泥量减少：一是我们可以从源头去减少污泥量的排放，这样在污泥处理中也会减少费用；二是对处理污泥量的力度提高，但是第二种方法是我们大多数人不能接受的，因为这样会使成本更高，所以我们都会选择简单、节省成本的第一种方法，这就需要我们去开发更为有效的技术，以解决污泥处理的问题。
4结语
我国乡镇污水的处理任重而道远，只有加大对污水处理的重视，才能保护生态环境，促进和谐社会的发展。随着经济发展的越来越快，我们可以使用的水资源也会越来越匮乏，而我国的污水处理技术水平非常有限，我们需要进一步去开发新的技术和新的设备，这样我们的生活环境才会改善，我们的生活质量才会提高，我们的社会经济才能源源不断地得到发展。
作者:马三贵 单位:河南恒安环保科技有限公司
参考文献:
关键字：污水处理生物膜法氧化法
1城市污水处理的重要性和迫切性
我国淡水资源十分短缺，人均拥有量2300m3，相当于世界人均水平的1/4，居世界110位。1997年起，全国城市污水排放量占废水排放总量的比例接近45%，改变了我国水污染治理工作一直以工业废水治理为主的局面，开始加强城市污水的综合治理工作。1999年我国城市污水污染负荷首次超过了工业废水污染负荷，我国水污染控制重点已经从工业点源污染为主的控制，逐步转变为以城市污水污染为主的控制。据《2003年中国环境状况公报》公布，2003年，全国废水排放总量为460亿吨，其中城市生活污水排放量247.6亿吨，占污水排放总量的53.8%。废水化学需氧量（COD）排放总量1333万吨，其中生活污水COD排放821.7万吨，占废水COD排放总量的61.6%，由此可见，目前我国的水污染形势严峻，特别是城市污水的排放对地表水和地下水水质的影响显得更加突出。据有关资料统计，全国近80%的生活污水未经处理，直接排入江河湖海，年排污量达400亿m3，造成全国1/3以上的水域受到污染。专家指出，水污染加剧了水资源的短缺，直接威胁着饮用水的安全和人民群众的健康，影响到工农业生产和农作物安全造成的经济损失约为GNP的1.5%～3%，水污染已成为不亚于洪灾、旱灾甚至更为严重的灾害。未来城市的最大危害就是污水。造成我国水污染严重的主要原因之一是由于全国城市污水处理率较低，使大量的城市污水未经处理而直接外排，导致了严重的水污染，并加剧了水资源的短缺。加上随着城市化和工业化进程的加快，城市污水产生量不断增大，使得水环境污染日益严重。城市污水处理的严重滞后，已经成为影响我国区域水污染防治目标实现的一个重要因素，并且严重制约了城市社会经济的可持续发展。国家专门就城市污水处理问题颁布了一系列政策及技术规定，制订城市治污达标的“时间表”，加快建设城市污水集中处理设施刻不容缓。
2.污水处理常用方法探讨
2.1活性污泥法。
长期以来，城市生活污水多采用活性污泥法，它是世界各国应用最广的一种生物处理流程，具有处理能力高，出水水质好的优点。该方法主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。废水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反应器，通过曝气设备充入空气，空气中的氧溶入混合液，产生好氧代谢反应，且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态，这样，废水中的有机物、氧气同微生物能充分接触反应。随后混合液进入沉淀池，混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离，流出沉淀池的就是净化水。沉淀池中的污泥大部分回流，称为回流污泥，回流污泥的目的是使曝气池内保持一定的悬浮固体浓度，也就是保持一定的微生物浓度。曝气池中的生化反应引起微生物的增殖，增殖的微生物量通常从沉淀池中排除，以维持活性污泥系统的稳定运行，这部分污泥叫剩余污泥。活性污泥除了有氧化和分解有机物的能力外，还要有良好的凝聚和沉降性能，以使活性污泥能从混合液中分离出来，得到澄清的出水。
由于污水处理是一项侧重于环境效益和社会效益的工程，因此在建设和实际运行过程中常受到资金的限制，使得治理技术与资金问题成为我国水污染治理的“瓶颈”。归纳起来，目前在城市生活污水处理研究和应用领域，普遍存在的问题有:（1）采用传统的活性污泥法，往往基建费、运行费高，能耗大，管理复杂，易出现污泥膨胀现象;设备不能满足高效低耗的要求;（2）随着污水排放标准的不断严格，对污水中氮、磷等营养物质的排放要求较高，传统的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺多以活性污泥法为主，往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联，形成多级反应池，通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的，这势必增加基建投资的费用及能耗，并且使运行管理较为复杂;（3）目前城市污水的处理多以集中处理为主，庞大的污水收集系统的投资远远超过污水处理厂本身的投资，因此建设大型的污水处理厂，集中处理生活污水，从污水再生回用的角度来说不一定是唯一可取的方案。
因此，如何使城市污水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理，以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展，已成为目前水处理技术研究和应用领域共同关注的问题。这要求污水处理不应仅仅满足单一的水质改善，同时也需要一并考虑污水及所含污染物的资源化和能源化问题，且所采用的技术必须以低能耗和少资源损耗为前提。
2.2生物膜法。
在污水生物处理的发展和应用中，活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。生物膜法主要用于从废水中去除溶解性有机污染物，主要特点是微生物附着在介质“滤料”表面，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧化一般直接来自大气。生物膜法处理系统适用于处理中小规模的城市废水，采用的处理构筑物有高负荷生物滤池和生物转盘，生物滤池在我国南方更为适用。随着新型填料的开发和配套技术的不断完善，与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高、耐冲击负荷性能好、产泥量低、占地面积少、便于运行管理等优点，在处理中极具竞争力。
2.3氧化法。
氧化法是目前广泛采用并极具发展潜力的城市生活污水预处理方法之一。根据氧化剂的种类及反应器的类型，氧化法可分为化学氧化法、催化氧化法、（催化）湿式氧化法，光催化氧化法、超临界氧化法等。化学氧化法虽然操作简单，但由于其处理效果并非十分理想，而且由于其运行成本较高，因此，在城市生活污水处理应用中使用并不很多。为了达到提高处理效果，同时降低运行成本的目的，人们开发了一些其他的氧化技术。光催化氧化法设备简单、运行条件温和、氧化能力强、杀菌作用强、处理彻底，因此，在水的深度处理及对难生物降解的有机废水的处理具有极好的应用前景，目前已成为国内外非常活跃的研究课题，有专家预测，氧化法将成为21世纪废水处理中重要的方法之一。
结论
综上所述，城市污水处理是一个迫在眉睫的问题，目前越来越多的受到人们的关注。但目前遇到的最到的问题是技术的改良和污水处理实际落实的问题。还希望相关部门能够将污水处理真正提上日程，投资进行新技术的研究，为人们的生活带来更多的绿色和清新。
参考文献：
[1]储金宇，等·臭氧技术及应用[M].北京:化学工业出版社，2002.
[2]许建华，等·水的特种处理[M].上海:同济大学出版社，1989.
关键词：可编程控制器现场总线污水处理厂
一、引言
水是人类生活和国民经济发展的不可或缺的重要部分，随着科技水平的飞速发展和人类生活水平的巨大提升，对于洁净的优质的水源的需求也不断急剧释放。为建设可靠、稳定、先进、经济以及可扩展的合理的水处理自动化系统成为工程界和城市水行业营运管理部门共同关心的问题。微电子、通信、计算机技术的发展大大提高了水处理控制系统的信息化和智能化程度，与3C技术相结合的PLC以其卓越的可靠性、抗干扰性以及灵活的控制方式成为水处理自动化系统的核心控制器，其与开放的网络通信系统一起，共同推动着水处理自动化系统的智能化程度的发展。
水处理行业主要分为净水处理和污水处理两大部分。净水厂控制系统通常分为水厂调度系统、加药间（加氯间）PLC控制站、滤站PLC控制站、送水泵房PLC控制站等。各个控制站相对独立工作，通过有线网络进行通讯，将所有的数据信息送到水厂调度室进行处理，或将一部分数据通过调度系统以无线（或有线）通讯的方式送到城市的调度中心。对于污水处理来说，要根据污水水源地状况来确定污水处理的工艺流程，由于污水处理工艺的不同而自控系统应用PLC的要求也有所不同。一般讲，整个污水处理厂都有总控室和多个现场控制站，站与站之间通过控制器层网络或信息层网络相连，然后全部连接到总控室，总控室的多台计算机、工作站和图形站都用信息层网络连接，这样和现场控制站构成了集中管理，分散控制，高速数据交换的工厂级自动化网络[1].PLC自控系统是水处理厂的控制核心部分，对其合理的选型和设计，对污水厂能否高效、自动化的运行非常重要。然而，PLC网络又是其中的重中之重，网络的好坏直接影响到污水厂的正常运行。
二、系统构成
污水处理厂自控系统一般包括污水厂部分和厂外泵站部分。监控系统通讯网络和PLC是污水处理自动化系统的核心组成部分，它们的性能对污水处理自动化系统会起到决定性的作用[2].根据污水处理自动化本身的特点和监控需求选择合适的PLC及通讯网络是保证污水处理自动化系统性能的重要因素。
通信网络：
在污水处理自动化系统的结构上，国内在管理体制上主要采用三级管理，即监控总中心、区域监控分中心和监控站。由于监控站不直接对污水处理厂的外场设备进行直接控制，因此工程界按照系统结构的划分把监控系统划分为信息层、控制层和设备层。
第一层为信息层，主要负责大量信息及不同厂家不同设备之间的信息传输，工业以太网Ethernet为目前较常用的一种信息网络，世界各大PLC生产厂商均支持工业以太网，并且他们在原有TCP/IP的基础上，相继开发出实时性更高的工业以太网，如欧姆龙和罗克维尔支持的Ethernet/IP，施奈德支持的Modbus-TCP/IP以及西门子支持的ProfiNet等。由于Ethernet的信息量大，因此在污水处理厂自动化系统中以太网主要用于各个控制分站与监控中心的数据传输，包括各种传感器数据等大量历史数据信息。
第二层为控制层，主要采用现场总线组成隧道区域控制器网络，其特点是由于采用了标准总线组网，既能满足实时通信的要求，又具有开放协议的标准接口，能在总线上方便的挂接各种外场设备，有利于监控系统的扩展。目前，现场总线有40多种，在污水处理厂自动化系统中应用的现场总线主要有ControllerLink、LonWorks、Inetrtbus、Profibus、Can和Modbus.他们的共同特点是高速、高可靠，适合PLC与计算机、PLC与PLC及其它设备之间的大量数据的高速通讯。为使系统的稳定可靠，控制层的网络结构多采用环网的方式组成，包括线缆型和光纤作为传输介质，具体组网将在后面作出实例说明。
第三层为设备层，这一层用于PLC与现场设备、远程I/O端子及现场仪表之间的通讯，它们有DeviceNet、Modbus以及Profibus/DP等，其中DeviceNet已经成为工业界的标准总线而得到了广泛的应用，而Profibus/DP虽然没有成为标准，但是它的应该也相当广泛。
值得指出的是，近来年以太网的广泛应用使得人们把目光投向了现场总线上来，工业以太网是否最终将取代现场总线仍然是一个争论的话题。然而，不论是Ethernet/IP还是Modbus-TCP/IP，以太网在一些重要的性能指标上仍然无法具有现场总线的特点和优势。从本质上来讲，以太网的载波帧听冲突监测CSMA/CD的访问方式，实时性并没有现场总线采用的令牌总线和令牌环的访问方式高，不论人们采用何种方式，如协议封装、分时访问控制等，都只能改善以太网的实时性，起不到本质的改变。在当前技术还未完全成熟之前，现场总线应用于控制层，是一个积极和稳妥的选择。随着以太网技术的不断发展，今后其取代现场总线而用于控制层也是很有可能的。
监控分中心及上位监控软件：
监控分中心一般将设置多台SCADA工作站（工控机）。分别用于水厂调度系统、加药间（加氯间）、滤站、送水泵房等监控，完成污水厂内各种设备的状态显示、自动控制、半自动控制、打印报警、分析报表等工作。同时，监控分中心还将设置了多台服务器，为其它计算机提供支援和与监控总中心进行通信。
PLC的选择：
施奈德（Schneider）、西门子（Siemens）、欧姆龙（Omron）、罗克维尔（Rockwell）、通用电气（GE）是全球五大PLC制造厂商和整体方案的提供者，他们的产品面向各自不同的领域，其中在污水处理自动化系统的应用方面，又以罗克维尔、欧姆龙和施奈德的应用最为广泛。
污水处理自动控制系统对PLC的性能提出了更高的要求，作为污水处理自动控制系统的核心控制器，其必须具备以下几大功能特点：首先本身必须稳定可靠，并具有预先处理数据和集中传输数据的能力，具有较高的故障保护能力；其次，控制分站本地控制器可以独立承担控制分区的基本控制任务，即使监控站或者监控中心因故障停止运行，相邻区域的控制器也能交换数据信息；再次，当某控制站的控制量出现变化时，可按预定方案和程序采取相应的算法，对相关区域的控制对象，比如泵或者加药系统等做出相应的调整。因此，它必须至少有如下功能模块，数据采集存储处理功能（实现集中和独立工作方式，尤其是在独立控制时能与相邻控制器实现数据交换）；通信功能、容错功能、自动诊断功能和本地操作功能（即能带触摸屏）。
必须综合考虑整个监控系统的性能要求和自然条件以及运营周期对设备的要求进行选择，尤其在极端气候和恶劣环境状况条件下或较大规模的污水处理厂，需要选择性能更好的双机热备冗余的PLC，如Schneider的2Quantom系列、Rockwell的2ControlLogix、Omron的CS1D系列、Siemens的S7-417系列；区别在于Omron的双系统是在一个底板上实现，而Siemens等是两个底板通过光纤连接，会在一定程度上占用控制柜的空间，但他们的配置都很灵活，可以任意实现双CPU双电源、双CPU单电源、单CPU单电源多种冗余结构。
在一般的环境状态的时候或较小规模的污水处理厂，多采用标准的机型作为现场控制器，如Schneider的Quantom140系列、Rockwell的ControlLogix、Omron的CS1系列、Siemens的S7-400系列等；他们都支持工业以太网和多种现场总线，控制方式采用远程带CPU的智能分布式结构，系统开放性和兼容性强，丰富的I/O及高功能模块，完全满足污水处理自动控制系统对信号处理的要求。三、应用案例
下面以天津咸阳路污水处理厂为例[3]，具体说明污水处理厂自动控制系统的组成，控制系统拓扑图如图一所示：
信息层：咸阳路污水处理系统因其分布面积较大，厂区内共有5个PLC分站：预处理系统分控主站PLC1、生物处理系统分控主站PLC2、污泥处理系统分控主站PLC3、出水及雨水系统分控主站PLC4和污泥消化系统PLC5，使用的CPU均为OMRON的CS1H-CPU66H.该功能层实现污水处理厂各单元过程所有过程参数、设备运行状态及电气参数的数据采集，单元过程及设备的控制，并通过OMRON网络模块CS1W-ETN21，和中央控制室通过赫斯曼太网交换机，组成100M光纤以太环网，向监控层传送数据和接受监控层控制指令。在中控室中，作为工业以太网结点的系统数据服务器、两台工程师/操作员站计算机、打印机、UPS电源及监视屏等设备，其主要职能是进行系统中的信息交换与信息显示及控制。该层通过上位监控软件实现对主要工艺设备的控制和调度，对污水处理全过程中的工艺参数进行数据采集、监控、优化和调整，对主要工艺流程进行动态模拟和趋势分析、实时数据处理和实时控制，在控制组态上实现各种常规与复杂的优化控制、专家控制、模糊控制等先进的智能控制。同时，功能强大与稳定的实时和历史数据库亦通过以太网成为上下层间的信息通道。污水厂中控室控制站还通过RIAMBView和信息中心、便携计算机及厂外泵站（咸阳路泵站、密云路泵站）等处进行远程通讯，RIAMBView具备远程数据服务（最适合SCADA）功能，通过宽带接收或发送相关数据，实现远端对部分实时画面、进程数据库的访问。
此外厂长办公室计算机和数据库服务器组成的局域网即构成了厂区管理层。通过关系数据库和相关的管理软件，为决策者提供了各项生产及运营的调度管理所必须的信息平台。该层和过程监控层，与Internet接轨但有着较高的网络安全防护功能，仅授权的用户等级可对进程数据库进行访问。
控制层：控制器网络（ControllerLink）是建立在一种令牌总线或者令牌环网络通讯协议上的通讯机制，它通过PLC上的CLK模块与其它站PLC上的CLK模块或计算机上的板卡相配合，在板卡之内建立一个数据交换区。该网可以采用双绞线通讯电缆或者多模光缆通讯，线缆其最大通讯速率为2M，最大距离达1km，光缆通讯速率为2M，最大通讯距离为30KM.本系统中，预处理系统分控主站PLC1包括进水泵房、沉砂池，同时通过控制器网络总线串接到其下三个初沉池、初沉污泥泵房分站（PLC1-1、PLC1-2、PLC1-3）；生物处理系统分控主站PLC2包括：鼓风机房、加氯间，同时通过ControllerLink总线串接到其下五个二沉池、曝气池、回流泵房分站（PLC2-1、PLC2-2、PLC2-3、PLC2-4、PLC2-5）。所有控制器网络子站所用CPU型号均为CS1H-CPU44H.
污水处理流程中的各检测仪表均为在线式智能仪表，变送器均带有数字显示装置并通过可编程序控制器（PLC）的接口传送标准的模拟、数字信号。
系统特点：
1、高可靠与高稳定性：环形冗余以太网方案的出现则保证了系统更高的可靠性，单一点的链路中断不会造成网络通讯的中断；而控制器网络作为OMRON专用的，能在CS系列PLC或上位工控机之间建立灵活方便的传送和接收大量数据的工厂自动控制网络，与自控系统在通讯方面有极高的稳定性。充分体现了集中管理分散控制的原则，也保证了高可靠与高稳定性。与此同时，omron基于工业以太网的FINS（FactoryInterfaceNetworkService）通讯服务（FINS通讯服务功能），即使在通讯负担较大的环境下，仍可保持高稳定性的通讯效果。除网络部分外，自控系统通过下列技术与工程措施，也确保了系统的长期稳定可靠运性：整个系统选用符合工业级标准的成熟定型产品；PLC模块具有自诊断（检错）与容错功能；PLC控制柜内具有完善的抗干扰及防雷等技术措施；中控室及现地控制站设备均具备供电冗余功能；即使在上位机发生故障或通信中断时，现地控制站亦可以在手动模式下独立完成基本局部控制；
2、高扩展性：工业以太网具有向下兼容性。对于双绞线或光纤介质，如果将传输速度从10Mbps提升到100Mbps，在大多数场合不需要改变现有的布线，只需更新网络设备即可。同样，如果将本系统主干网从100Mbps以太网提升到千兆以太网，只需升级网络传输设备，而无需重新铺设光缆；
3、开放性：系统对用户是开放的。设备的增减、控制方案的选取、系统的扩缩与维护等，用户都可以在广泛的设备环境下便利地自己完成。所有硬件接口，软件协议全部按开放性的标准设计、编制。此外OMRON串行口的协议宏功能，使得开发方不需要编写专门的通信程序与第三方设备进行通信，原则上OMRONPLC能和任何带RS-232C，RS-422或RS-485接口的设备进行通信。
4、操作的实用性：组太软件和编程软件都是全中文界面，丰富的图画功能，使用户清晰的了解污水处理厂各工段的运行情况，故障报警点的分支细节，使操作员仅通过鼠标便可各种指令或换画面；用户还可通过上位机的网络访问网络内任一节点的数据，梯形监控工具亦可以监控工业以太网甚至控制器网络内各站PLC梯形图程序，而不需要现场操作，实现真正的无缝连接。
四、结束语
当时我国污水处理厂自动化系统的设计和实施正处于一个成长的时期，系统的需求、设计、结构以及系统的控制仍然存在不完善的地方，同时技术的发展也给污水处理自动化系统的改进创造了条件和基础，也使建设合理的监控系统成为可能。
从系统的需求来看，一方面要兼顾系统的稳定、可靠与可控，也要反映系统的先进、经济与可扩展，同时也要使操作便捷与维护方便；另一方面，针对不同的区域条件和功能要求确定系统的规模和冗余度的大小，确定系统的合理集成方式、系统网络的构成与拓扑结构形式以力求系统的可靠性、稳定性、先进性与经济性的有机结合；从系统的设计来看，除考虑系统的规模和设计方法外，也要考虑新技术的应用，使整个系统既先进又实用；从系统的结构来看，当前我国普遍采用三级污水处理厂管理和分布式现场总线控制方式，事实上，主从式结构的现场总线如Profibus，由于系统的可靠性受主控制器的制约，并不适用于全分布式现场总线控制，采用对等的自愈网络是今后的一个发展趋势；从系统的控制来看，当前我国污水处理厂监控存在着只监不控，或监强控弱的现象，各种控制信息没有得到很好利用，对于污水处理厂控制，要针对不同现象，采用不同的控制方法。
今后我国的污水处理厂监控系统的发展是，在原有基础上，按照监测与控制适当分离、最大限度的集中监测、灵活机动的现场控制的总体思想，逐步改进，使得污水处理厂自动化系统的建设更趋合理。
参考文献：
[1]乔丛等，关于国内污水处理及CASS工艺自动控制技术的初步探讨，仪器仪表标准化与计量，2007.3
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