污水处理信息化

A. 污水处理的工艺技术

生物处理中采用的处理工艺有：氧化塘法、Carrousel、交替式、Orbal、Phostrip法、Phoredox法、SBR法、AB法、生物流化床法、ICEAS法、DAT－IAT法、CASS（CAST，CASP）法、UNITANK法、MSBR法、A/O法、A2/O、A3/O、UCT法、ⅥP法、UASB法、一体化生化法、好氧污水处理、生物流化床污水处理、固定化细胞技术污水处理、生物铁法、投加生长素法、集成生化加过滤法、增加流动载体法、深井曝气法、生物滤池法、生物转盘法、塔式生物滤池的生物膜法等等的城市污水一级、二级、深度处理法。 污水中磷的处理方法 水体富营养化现象导致了水质恶化，严重影响了人们的生产和生活，氮磷同为水体生物的重要营养物质，但是藻类等水生生物对磷更敏感，解决水体富营养化问题，首先要从污水中除去磷。随着科学的进步及人们环保意识的不断提高，可持续发展除磷技术已成为废水处理研究领域的发展趋势。
1 、化学除磷技术 化学除磷的基本原理是通过投加化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀物，最终通过固液分离的方法使磷从污水中被去除。其主要研究方向集中在化学药剂的优化选择上。化学沉淀法是一种实用有效的技术，其优点是：操作简单、除磷效果好、处理效率可达80%～90%，且效果稳定，不会重新放磷而导致二次污染，当进水浓度较大波动时，仍有较好的除磷效果。缺点是：该法所用药量大，处理费用较高，且产生大量的化学污泥。一般分为两种：化学沉淀法和化学絮凝法：
化学沉淀法：
化学沉淀法除磷主要指应用钙盐，铁盐和铝盐等产生的金属离子与磷酸根生成难溶磷酸盐沉淀物的方法来去除废水中的磷。最常用的是石灰、硫酸铝、铝酸钠、三氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁和氯化亚铁。
化学絮凝法
化学混凝法除磷是将可溶性磷转化为悬浮性磷，并将其滞留。水中的磷大部分是溶解状的无机化合磷，主要是洗涤剂的正磷酸盐和稠环磷酸盐，其余小部分是以溶解和非溶解状态存在的有机化合磷。稠环磷酸盐和有机化合磷一般在生物处理中可转化为正磷酸盐。由于在各种阴离子中，磷酸根对铁离子水解行为影响最为突出，它可以取代与铁离子结合的部分羟基，形成碱式磷酸铁复合络合物，改变铁离子的水解路径。
2、 生物除磷技术 生物除磷工艺是一种经济的除磷方法，可以有效的去除磷，而不影响总氮的去除，运行费用低，且可避免化学除磷法产生大量的化学污泥。其中反硝化除磷工艺是当前研究的热点。反硝化细菌的生物摄/ 放磷作用被代尔夫特工业大学和东京大学研究人员合作研究确认，命名为“反硝化除磷”。反硝化除磷菌(DPB)可以利用O2或者NO3 作为电子受体，在厌氧条件下，COD 可被降解为醋酸(HAC)等低分子脂肪酸，以供DPB 吸收繁殖，同时水解细胞内的Poly- P，并以无机磷酸盐的形式释放出来。在缺氧条件下，DPB 利用硝酸氮为电子受体发生生物摄磷作用，同时硝酸氮被还原为氮气。被DPB 合并后的反硝化除磷过程能够节省相当的COD 与曝气量，同时也意味着较少的细胞合成量。国外对反硝化除磷研究的比较早，与常规生物脱氮除磷工艺相比，反硝化除磷所需的COD量减少30%(以生活污水计算)。反硝化除磷技术已从基础性研究逐步应用到了实际工程中。满足DPB 所需环境和基质具代表性的工艺为单级工艺(BCFS)和双级工艺(A2N)。
3 化学辅助生物除磷
由于生物除磷的稳定性和灵活性较差，易受碳源、pH 值等因素的影响，出水的磷含量往往达不到国家排放标准要求，生物除磷的工艺稳定性可通过附加化学沉淀来改善。化学结合生物除磷技术的研究比较热点。其中侧流除磷(Phsostrip)工艺的研究深受关注，该工艺可保证磷出水值在1mg/L 以下，虽然尚不能达到国家一级A标准，但从除磷工艺的稳定性、磷去除效率、污泥最终处置的便利和间接节省的运行费方面来看，有其它除磷工艺都不可比拟的优势
4 污水中磷的回收 鸟粪石(MgNH4PO4·6H20)沉淀法用于除磷，此法可以同时去除和回收磷、氮两种营养元素，尤其是在一些同时含有磷、氮的废水中，应用鸟粪石沉淀法实现这类废水中的磷回收只需要在废水中投加镁源和适当调节pH，因此较为方便。鸟粪石是一种品质极好的磷肥，100m3 污水中可以结晶出1 kg 的鸟粪石，如果各国都进行污水鸟粪石回收，则每年可得6.3 万t 磷（以P2O5 计），从而节约开采1.6%的磷矿。有研究表明，污泥回收磷可减少污泥干固体质量，回收磷后污泥焚烧后产生的灰分量也会显著下降，且鸟粪石除磷工艺产生的污泥体积很小，仅是化学除磷产生的污泥体积的49%。 连续循环曝气系统工艺（Continuous Cycle Aeration System）是一种连续进水式SBR曝气系统。污水处理工艺CCAS是在SBR（Sequencing Batch Reactor，序批式处理法）的基础上改进而成。CCAS污水处理工艺对污水预处理要求不高，只设间隙15mm的机械格栅和沉砂池。生物处理核心是CCAS反应池，除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成，出水可达标排放。
污水处理工艺CCAS上独特的优势：
⑴曝气时，CCAS污水处理的污水和污泥处于完全理想混合状态，保证了BOD、COD的去除率，去除率高达95%。
⑵“好氧-缺氧”及“好氧-厌氧”的反复运行模式强化了磷的吸收和硝化-反硝化作用，使氮、磷去除率达80%以上，保证了出水指标合格。
⑶沉淀时，整个CCAS反应池处于完全理想沉淀状态，使出水悬浮物极低，低的值也保证了磷的去除效果。
CCAS污水处理工艺的缺点是各池子同时间歇运行，人工控制几乎不可能，全赖电脑控制，对处理厂的管理人员素质要求很高，对设计、培训、安装、调试等工作要求较严格。 人类面临水危机已是不争的事实。我国增加了对城市基础设施建设和环境保护的投入，强化环境综合治理，从而使污染物排放总量得到有效控制，部分地区和城市环境质量有所改善。但根据环境监测结果统计分析，我国水污染形势仍然非常严峻，各项污染物排放总量很大，污染程度仍处于相当高的水平。
2010年全国污水排放总量610万吨，同比增长3.4%，自“十一五”以来，我国污水排放总量增速放缓，由“十五”期间的8%左右降到2010年的3%左右。我国城镇污水处理能力在“十一五”时期获得极大提升，近两年又持续保持增速。截至2011年底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂3135座，污水处理能力达到1.36亿立方米/日。全国正在建设的城镇污水处理项目达1360个，总设计能力约2900万立方米/日。
截至2011年底，我国水资源总量约为2.4万亿立方米，约占全球水资源总量的7%，居世界第六位。但由于我国人口占世界比重的20%，人均水资源仅占世界平均水平的四分之一，世界排名第88位，被列为世界人均水资源贫乏国家之一。我国660多个城市中，缺水城市有400多个，其中严重缺水城市 114个。即便在多水的长江流域也有缺水城市59个，缺水县城155个。其中不少缺水城市为水质型缺水城市。我国缺水城市数量的增幅大致与城市化进程保持一致。《中国污水处理行业市场前瞻与投资规划分析报告》数据显示，截至2012年底，我国污水处理及其再生行业企业个数达到了213个，资产总计844.13亿元，较2011年增长了11.43%，销售收入为236.64亿元，较2011年增长了16.16%，扩张速度较快。
从城市化程度方面来看，中国城市化发展进程已经进入了国际公认的加速发展时期，2010年，中国城市化水平已接近50%;预计2020年，城市化发展将达到58%左右。通过对城市用水和建设用地保障程度变化机理与规律的分析发现，过去30年全国城市化水平每提高1%需新增城市用水17亿立方米，其中需增城市生活用水9.4亿立方米，需增城市工业用水7.6亿立方米，随着城市化程度加快，用水量增加，同时排水量增长，污水处理需求也随之加大，再生水的利用也成为缓解水资源压力的有效途径。
许多发达国家的用水理念是尽量减少洁净水的使用，减少污水的排放，实现水资源的循环利用。再生水利用的历史也比较久远，早在19世纪，伦敦、波士顿、巴黎等城市就有关于合法使用再生水的法案出台。随着污水再生利用技术的不断提高，再生水在工业、农业、市政生活等方面都得到了越来越广泛的应用。另外，再生水作为一种重要的水资源在世界其他许多发展中国家也得到越来越广泛的应用。例如墨西哥、阿根廷、巴西等国都开始利用再生水，其中用于农业灌溉的比例最大。再生水和海水淡化、跨流域调水相比，其成本低，也助于改善生态环境，实现水生态的良性循环。无论是从技术、经济还是途径方面来看都是缓解水危机的最佳方式之一。
存在的问题及对策
一、问题
1、运营服务和高效监管，成为突出问题。运营管理越来越重要，越来越突出。由于下属企业数量多，分布广，对监管也提出了更高的要求。
2、污水处理企业在运营阶段，对管理水平的要求、对成本控制的要求在不断提升。
3、污水处理企业如何将行业中优秀污水处理厂的管理经验，推广到所有厂站。提升公司整体管理水平。
二、建立信息化的综合污水处理管理平台
通过采用先进的信息化技术，为水务集团建立一个生产运行管理的综合化信息平台，使营运管理向专业化、实时化和智能化发展，消除决策者、管理者和执行者之间信息脱节，构筑起以信息资源数字化、信息传输网络化、信息技术应用普及化为标志的“数字水务运营管理”基本框架、实现生产控制精细化和节约化、工艺调度实时化和最优化、日常管理系统化和制度化、服务规范化和人性化，为其向集约化创新营运管理模式迈进提供信息化基础保证。这就是水务综合运营管理系统。
水务综合运营管理系统具备：
1、先进性：本系统采用Spring、Hibernate框架技术开发，基于J2EE的软件平台。采用了B/S架构，运用JSP/Servlet、Ext、Flex等技术。是国际主流的企业级软件开发技术。在开发效率、运行稳定性、数据安全、应用功能扩展等方面具有得天独厚的优势。
2、专业性：本系统结合全国十佳污水运营企业优秀的运营管理方式，由全国十佳污水处理运营单位的多位资深行业内专家和清华大学环境工程学院和华中科技大学计算机学院的多位教授专家共同设计管理模型，采用先进的计算机技术历时两年开发而成。已在数家大型排水集团试运行，取得用户一致高度评价。
3、实用性：本系统基本涵盖了污水处理厂生产运营活动中的各个层面，全面而系统地提升了企业的信息化水平。系统采用友好直观的显示界面，实现生产工艺图形化实时监视，各种能耗实时显示；同时系统对污水处理厂最为关注的节能降耗问题进行了针对性设计，采用多种科学手段进行最优化控制，如：进行泵站机组联编控制、优化调度，降低能耗，延长机组使用寿命；自动分析水质数据情况，计算合适的用药比例，节约用药成本；曝气池溶解氧浓度的稳定控制，降低曝气系统能耗等。
4、扩展性：本系统分为厂站数据采集系统和运营管理平台两部分，可最大程度满足不同污水处理厂具有差异化的应用环境；采用模块化设计，不但满足了作为污水处理厂基础信息平台的需求，系统功能更可根据用户的个性需求而定制功能，同时随着企业信息化程度和管理水平的不断提升而进行应用方面的拓展从而满足更高层面的需求。
水务综合运营管理系统优势有：
1、集中式优化管理：本系统采用了集中式的数据采集系统将原来分散的各分布厂站的生产运行数据进行实时采集，进行集中管理，并实时存储，同时支持远程网络访问；突破了传统自控系统和组态软件的狭窄视野，把生产控制层和企业决策管理层有力的结合起来，实时系统与管理信息系统相互渗透，彼此结合，形成一个多层次、网络化的自动化信息处理系统。最大限度提升了整体运营水平。
2、在线实时监控：本系统根据生产工艺流程将各种设备实时运行状况、实时能耗状况等运行状态进行图形化实时监视，生产过程中出现异常过程实时告警并发出应急预案提示。报警后处理情况及结果还可作为知识库保存，也可以自己编写报警预案，不断提高故障处理效率。并随着时间推移经验的提升不断加强系统自动处理各类问题的能力。大大降低了以往此类问题全部由技术人力提供预案所带来的不确定性的风险。从而极大增强了生产运营的稳定性。
3、优化调度，节能降耗：针对生产运行中能耗重点单元（泵房、曝气池、加药系统等），提供专家性优化调度方案。提高处理效率，系统实现节能降耗。
4、设备（备件）管理：对设备和备件等资产实现全面的维修、养护、库存管理，对资产变动过程进行跟踪和记录。提供完善的各类报表。设备(仪表)养护流程、设备(仪表)维修计划、设备润滑计划等完全自动化管理，到时提醒。实现了对生产设备的科学化、规范化、信息化的管理，延长了设备使用寿命和提高了设备的使用效率。
5、统计分析功能：本系统提供多种智能分析工具，能对各阶段、各时期、各类生产运行数据可进行统计、比较、分析，并以直观的图表形式呈现，如历史生产数据综合分析，重要指标参数对比分析等。对辅助管理者的决策提供强大的支持。
6、灵活高效的报表系统：系统可自动采集，统计分析报表自动生成，预置流程数据报送，同时可根据使用者要求进行生产报表报送流程自定义，可根据用户权限随时进行任意格式数据报表导出，为管理决策随时提供第一手资料，同时极大缓解人力劳动，减少企业人力成本。
7、辅助分析：能通过内嵌的能源计量管理模块和生产计划模块自动对生产的运营直接成本和综合成本进行分析比较，协助管理人员找出能够实现效益优化的生产管理方案。并可根据使用方提供的算法模型随时自定义生成和系统结合的多种智能辅助分析工具。
三、为水务集团解决的问题
1、建立企业门户，解决企业信息传递脱节，“信息孤岛”问题。
2、实现污水处理企业的专业化、规范化、标准化的信息化管理模式，提高企业市场竞争力。
3、建立企业动态决策支持系统，实现专业化、科学化管理决策。
4、建立企业工作流平台，规范化、标准化工作流程，提高管理水平，实现有效监管。
5、健全企业预案库、知识库，提高人员知识水平和素质，保障安全高效生产 。
6、建立智能化污水处理工艺模拟模型，实现生产优化调度，节约能耗，降低成本。 过去几年，污水处理行业的产业能力发生了质的变化，这个质的变化主要由两个方面，一是污水处理厂的数目在快速增加，二是整体的处理能力在快速地增加。约有3000 多座污水处理厂，工业废水排放达标量2011 年是540亿吨，2012 年会突破760亿吨。量的变化在一定程度上也引起了质的变化。
通过研究美国及其他发达国家城镇水务的发展进程、技术标准、治理水平、监管制度等可以发现我国虽然具备了大规模污水处理能力，但是仅仅体现在量上，在治理的水平等质量方面依然存在较大的提升空间。例如污水处理中的膜处理技术、污泥处理、再生水利用等。我国若要在质量上追上与其他发达国家的差距，需要在污水处理的监管机制、投融资机制以及处理各环节产业链上加大投入力度，从而提高城镇污水处理的总体水平，有效控制水污染。
《2014-2018年中国污水处理行业市场前瞻与投资规划分析报告》显示，随着我国现代化及工业化的不断推进，废水排放总量不断增长。2001-2012年，我国废水排放总量从2001年的433亿吨增长到2012年的685亿吨，废水排放总量增加了252亿吨，平均每年多排放了21亿吨废水，平均年复合增长率约4.3%。
从废水来源来看，我国废水排放总量的增长主要是城镇污水排放量的增长。我国城镇污水排放量占废水排放总量比例从2001年的53.2%上升到2012年的67.6%。此外，2001-2012年我国城镇生活污水排放量年均增量19.4亿吨，占废水排放总量年均增量的92.2%。而从我国不断发展发生的水污染突发事件来看，也主要是我国水污染的监管制度和处罚力度有待提高。
从空间分布上看，过去是点状分布，向空间网络这样的布局转变。这样的转变带来什么样的好处呢?在区域层面上，产业具体的能力在增强，污水厂是一个非常明显的，称之为规模效益的产业，规模越大，效益越好。过去是由单个厂形成的，如果在区域上能做整合的话，就由单厂的规模优势转变成多厂的集合优势，所以这是非常大的一个变化。
对此，污水处理专业人士根据污水处理行业设施由量变带来的质变的变化过程，总结出三种未来发展的趋势。
第一，行业整体的绩效提高。内部行业的绩效成为当务之急，所以国家十二五重大专项里面，专门有项目要建立国家范围的行业管理绩效体系。
第二，服务成为我们行业的核心任务，成为行业的核心环节。这跟发达国家是一致的，发达国家基本上服务业占整个环保产业，设备、投资、建设大概占50%左右，我国估计占10%左右，所以有这么大的空间，内部的结构调整面临从建设到发展的需求。没有哪一个运营主体在一个国家层面上能够占绝对的主导地位，不论是国有企业也好，外资企业也好，事业单位也好，还是股份制公司也好，都呈现了多样化形式。所以以资产为基础的整合机会，这个不容易。这是我们面临的一个困难。但是另一方面，又提供了很好的契机。如果看国际上做资产整合的话，早期是英国做的比较成功，它先解决整合的问题，然后再解决市场化的问题。
第三，从技术层面上看，水资源问题，本身开始出现流域化的趋势，过去叫“多龙治水”，越来越强调从流域的层面协调，从流域的尺度上，不仅仅是协调水资源，而且协调再生水。只有从流域角度上考虑这个问题的时候，才能取得最大的效益。
所以从环境本身和技术进步的角度来看，可以有这样的基本结论，无论从资源的角度，还是水环境的角度，本身解决中国水的问题，都要有一个区域的解决方案，而不点源的解决方案。技术进步、社会结构变化又推动了这种组团式，分散化的方案，这两个本身是矛盾的，恰好是这两者之间矛盾的对立和统一，提出了行业整个实现区域整合的内在需求。 1、青岛理工大学 ：以环境能源为优势学科的综合院校
2、武汉大学：高校排名第四，水资源与水电工程国家实验室
3、华中师范大学：211高校，全国高校综合排名第30

B. 污水处理厂信息化岗位怎么样

污水处理厂信息化岗位是一个比较新兴的职业，世物冲主要是负责污水处理厂信息化系统的运维、升级以及优化工作。随着科技的发展，污水处理厂需要借助信息化技术来提高运行效率、降低运行成本、提高水质处理效果等方面。因此，信息化岗位成为污水处理厂的一项重要职业。
污水处理厂信息化岗位的具体工作内容包括：负责信息化系统的维护、升级以及优化工作；负责信息化设备的安装、调试和维修；负责信息化系统的数据采集、分析和处理工作搜歼；负责信息化系统与其他设备的联蚂雹网工作；负责信息化系统的安全管理等。
从就业前景来看，随着环保意识的加强和污染治理的需求增加，污水处理厂信息化岗位将会越来越重要，因此对于具备相关专业技术和经验的人才来说，就业前景较为广阔。同时，由于污水处理厂信息化岗位需要具备较高的专业技术水平和工作经验，因此对于从事这一职业的人才来说，薪资待遇也相对较高。

C. 南昌市城镇排水与污水处理管理办法

第一章总 则第一条为了加强对城镇排水与污水处理的管理，保障城镇排水与污水处理设施安全运行，防治城镇水污染和内涝灾害，根据《中华人民共和国水污染防治法》和《城镇排水与污水处理条例》等有关法律法规，结合本市实际，制定本办法。第二条本办法适用于向本市城镇排水与污水处理设施排水，城镇排水与污水处理的规划、设施建设、维护与保护，城镇内涝治理及其监督管理等活动。

本办法所称城镇，是指市国土空间总体规划确定的城区范围和各县国土空间总体规划确定的县城城区范围。第三条本办法所称排水，是指利用城镇排水与污水处理设施收集、输送、排放雨水和污水的行为。

本办法所称污水处理，是指对污水进行净化处理以达到排放标准的行为。

本办法所称城镇排水与污水处理设施，是指用于排水与污水集中收集处理的城镇公共基础设施，包括排水管道、检查井、排水泵站、雨水井、污水处理设施、污泥处理处置设施及其附属设施等。第四条本市城镇排水与污水处理工作由市、县两级人民政府确定的城镇排水与污水处理主管部门（以下统称排水主管部门）分别负责。

市人民政府城市管理主管部门是市人民政府排水主管部门，负责市城区排水与污水处理工作的综合协调，统筹组织市本级排水与污水处理设施规划、运行和维护，并承担小区内部局部管网修补、错接漏接整治等管理性工作。

市人民政府城乡建设主管部门负责市城区新建城镇污水管网建设、城区合流制管网雨污分流改造工作及相关工程质量的监督管理。

生态环境、水利、自然资源、市场监督、财政、公安等有关部门，应当按照各自职责分工做好城镇排水与污水处理相关工作。

城镇排水与污水处理设施所在地的区人民政府、开发区管委会，协同做好本辖区内城镇排水与污水处理相关工作。第五条市、县（区）人民政府应当加强对城镇排水与污水处理工作的统一领导，整合现有涉水管理信息系统，建立健全工作协调机制，并保障城镇排水与污水处理资金投入。

鼓励和支持依法利用大数据、物联网、云计算、人工智能等现代科学技术，开展降水动态监测，提升城镇排水与污水处理管理信息化、智能化和精细化水平。第六条市、县（区）人民政府及其有关部门、新闻媒体应当加强雨水源头减排、排水与污水处理、城镇内涝防治等相关知识的宣传，提高全社会科学、安全、规范排水和环境保护的意识。第二章规划与建设第七条市、县人民政府排水主管部门应当会同自然资源等有关部门，组织编制城镇排水与污水处理专项规划，报本级人民政府批准后公布实施，并报上一级人民政府排水主管部门备案。第八条城镇排水与污水处理专项规划主要包括下列内容：

（一）规划范围和期限；

（二）排水与污水处理标准、现状和目标；

（三）排水量与排水体制、模式；

（四）污水系统规划；

（五）污泥处置规划；

（六）内涝防治规划；

（七）排水与污水处理设施的布局、投资估算、建设时序和建设用地以及保障措施；

（八）其他需要纳入的内容。

专项规划应当符合国民经济和社会发展规划、国土空间总体规划、水污染防治规划和防洪规划，并与城镇开发建设、海绵城市、道路、绿地、水系等专项规划相衔接。第九条本市实行雨水、污水分流排放制度。

新城区建设应当实行雨水、污水分流。已经实行雨水、污水分流排放的区域，禁止将雨水管网和污水管网相互混接、合流排放，禁止将污水管网直接接入河道。

尚未实行雨水、污水分流排放的区域，应当按照城镇排水与污水处理专项规划的要求，进行雨水、污水分流改造。第十条市、县（区）人民政府在实施新城区建设和旧城区改造时，应当按照城镇排水与污水处理专项规划确定的建设时序，优先安排城镇排水与污水处理设施的建设或者改造，提高排水与污水处理能力。

城镇排水与污水处理专项规划确定的排水与污水处理设施建设用地，不得擅自改变用途。第十一条城镇排水与污水处理相关建设工程项目应当配套建设或者改造排水与污水处理设施，并与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。

自然资源主管部门核发前款建设项目用地规划许可证时，应当征求排水主管部门的意见。

排水主管部门应当就排水与污水处理设计方案是否符合城镇排水与污水处理专项规划提出意见。

D. 王新庄污水处理厂进水水质要求

王新庄污水处理厂进水水质要求是：COD一般在200-400mg/L，NH3-N在30-50mg/L，SS在200mg/L左右。
在城市也称污水处理厂或污水厂。设在工厂的常称处理站，出水放入城市排水管道时，处理站实际上是一种预处理设施。废水处理厂是由多个单元过程组成的复杂系统，各单元过程的费用和效率互相联系、互相影响，并最终决定整个系统的费用和效率。

E. 污水处理信息综合管理系统设计方案

污水处理是消除污染、化害为利、造福于民的产业。污水处理厂的生产和管理数据量大，数据之间关系复杂，如果不根据污水处理实际情况采用信息化管理，将很难保证生产合理运行，更无法提高污水处理的劳动生产率，降低污水处理成本，满足我国经济快速发展的需要。污水处理信息综合管理系统设计方案充分利用计算机网络优势，将管理与生产处理紧密联系起来，分析、整理生产和管理数据，提高整体工作效率。
一、系统目标
系统目标包括：（1）建立企业各部门工作站的网络结构，组成企业网络信息系统。（2）建立污水处理厂信息管理，实现企业资源基樱的合理化应用，建立企业年度计划，平衡物料计划及产能计划，对月生产计划进行动态跟踪；监督和控制工艺运行及建立企业财务电算化，对企业的人力、设备、物料、生产方法这四个企业基本要素进行综合平衡管理，为企业的生产、经营决策提供准确的依据。（3）提供信息综合查询系统，为决策层提供分析和解决依据。（4）建立污水处理行业的技术档案数据库。（5）实现水质监测分析。（6）实现厂务信息管理。（7）实现企业信息资源及设备资源共享。（8）建立企业办公自动化系统。（9）建立与外部企业的信息沟通平台，逐步满足企业的电子商务需求。
二、信息管理系统目标设定
信息管理系统主要包括生产数据管理与分析、物料库存管理、生产计划、固定资产管理、设备管理、人力资源管理、质量管理、综合查询、档案管理等子系统模块。每个系统要达到的具体目标如下：（1）数据管理与分析。实时采集生产数据；通过生产数据分析当前的生产状况；管理历史生产数据。（2）物料库存量管理。提裤举高服务水平，保证按时、按量、按品种成套配备，经济合理地满足生产经营所需的各种物资的供应；提高库存的管理水平，减少库存资金的占用，加快流动资金的周转；降低物资消耗，减少产品成本，提高物资利用率。（3）生产计划。指导各项生产经营活动顺利进行，实现对整个生产经营活动的计划与控制；用计算机处理计划过程中的大量信息，使计划有良好的应变能力；协调可用资源与资源需求之间的差距，即实现资源优化配置管理；合理安排制造资源，高效低耗地组织生产；实现通过网络查询相关生产计划。（4）固定资产管理。主要处理固定资产的增减变动核算、折旧计提以及登记固定资产等业务；可以根据需要任意设置固定资产项目。（5）设备管理。对设备情况进行监控，建立设备档案管理。（6）人力资源管理。（7）综合查询。对各个子系统的数据进行查询；对不同的用户赋予不同的查询权限。（8）档案管理。类目管理，文书档案管理，科技档案管理；对所有档案根据年度、分类号与保存搏纯丛期限等组卷信息进行修改、追加、删除、插入、分类、序号调整等。
三、系统规划方案
（一）系统设计原则
（1）系统的标准化和规范化。系统的标准化和规范化是信息系统建设的关键一步，要实现信息共享，必须规范信息技术标准。（2）系统的实用性、稳定性和可靠性。系统建设要以满足工作的业务需求为首要目标，建设方案以实际可接受能力为尺度，避免盲目追求新技术。系统中的软硬件及信息资源要满足可靠性设计要求，系统必须能长期安全运行，即系统的设计必须在成本可以接受的条件下，从系统结构、设计方案、设备选型、厂商的技术服务与维护响应能力、备件供应能力等方面考虑，使得系统故障发生的可能性尽可能少，对各种可能出现的紧急情况有应急的工作方案和对策。（3）系统的安全性。遵循有关信息安全标准，系统具有很强的安全防卫机制，应提供多方式、多层次、多渠道的安全保密措施，防止各种形式与途径的非法侵入和机密信息泄露，保证系统信息的安全。（4）系统的灵活性和可扩充性。计算机技术发展迅速，日新月异，系统的设计要在保证软件兼容的情况下，利用最小代价，使网络系统结构平滑过渡到新的网络结构体系，可以灵活扩充。系统应有较强的应变能力，实现程序与处理数据分离，处理数据的变化不需要修改应用程序软件，如表格、数据结构的定义，既满足上级的要求，又满足用户自己的特殊需要，用户可以灵活定义和变化。
（二）网络结构
网络主要由企业内部网和信息发布系统两部分组成。根据企业用户信息管理系统的需求，在网络系统的设计中，采用目前先进成熟的快速以太网技术，以最优的性能价格比实现整个网络系统的高性能和高可靠性。这样，用户在外地也可通过公众网访问本信息系统。网络设计的目标是：（1）系统采用星型网络结构，单机损坏对整个系统无影响；（2）采用高容错技术，系统可以不间断运行；（3）星型布线使站点不受限制，在站点增加、减少的情况下，系统不停机；（4）采用实用的客户机/服务器和浏览器/服务器结构；（5）服务器采用易于管理的Windows NT系统；（6）客户端采用方便实用的Windows 98、2000和XP.
（三）Intranet/Web开放平台
Intranet是企业内部网络，它既可以独立自成体系，也可以非常方便地通过接入方式成为Intranet的一部分。Intranet的技术基础是Web技术，自它问世以来，很快发展成为兼有很多Intranet服务功能的集合体，其优点之一是它的协议和技术标准的公开性，不局限于任何硬件平台或操作系统，并可以同时支持多种机型和操作系统平台。Web采用的是HTTP超文本传输协议，使用的文档格式是HTML.这种文档格式保证了数据在各种平台、不同浏览器下的一致性。Web浏览器具有非常友好的用户界面，任何人只需要移动鼠标就可以在信息的海洋里漫游，和现有的任何一种办公自动化软件相比，它都具有不可比拟的优势。
（四）系统软件
（1）操作系统Windows NT Server.该系统为各种组织的计算环境提供了一个完整的方案。从文件打印操作，到Intranet和Internet服务，关键任务的应用程序支持，所有的服务被嵌入操作系统。从基本点着手，Windows NT Server设计成为最具有集成性，完整性和便捷性的服务器操作系统，并提供了对关键任务应用程序所必备的评测性，可靠性和管理性。（2）数据库系统SQLServer 2000.SQL Server 2000是一个综合的分布式管理框架结构，集中地管理组织机构中所有数据库服务器。通过增强的基于Windows的管理工具和强大的基于服务器的作业日程安排，可以直观地控制多个服务器，并且实现分布式环境命令构成的远程操作的自动执行。考虑到与Internet的集成，SQL Server还提供了高性能的Web页面信息访问机制。它的新组件Web Assistant能通过多种方式利用SQL数据推广Web服务，允许在一个私有Intranet网或在世界范围网（Internet）的Web上分发公司数据。（3）客户端系统软件。客户端操作系统可采用Windows NT Workstation 4.0 或Windows 98中文版。
（五）系统安全策略
现代企业信息系统要求具有很强的安全监控能力，既能抵御外部的侵扰，又能根据信息保密程度，对内部用户进行权限控制。MRP2采用系统整体安全策略，从用户意识、网络系统、应用系统等各个方面来保证信息系统最大程度地安全运行。
（1）系统安全策略设计原则保证网络系统的安全是一个系统工程，单靠系统设计并不能完全解决问题，还需要网络系统管理人员和用户的密切配合。所以，在考虑MRP2的安全策略时，应遵循以下原则：增强各级领导、系统管理人员和所有用户的安全意识，制定系统安全管理规范，并监督执行，定期检查；提供网络安全保护措施；提供应用系统安全保护措施。
（2）与Internet相联的企业内部网（Intranet）一方面具有良好的开放性，资源共享、协议通用和互联方便，但同时又带来了严重的安全问题，我们在对外界开放企业内部网络时必须保护企业的机密信息不受竞争对手、黑客和不法分子的入侵。为此，必须解决网络级的安全控制问题。一般可从三方面来考虑。第一是系统安全。系统安全包括管理员的账户与密码、数据库存取权限、E-mail等方面的问题。在操作系统和数据库管理系统方面，各厂家已对安全问题作了充分的考虑，关键是用户如何加强管理，如重要场合的出入、系统管理员的素质、账户管理策略等。第二是信息安全。主要是针对特别的信息进行加密。第三是网络安全。通常采用防火墙技术来保证。防火墙是一种将内部网与Intranet相隔离的方法。它能保证上内部网与外界通信的同进，减少来自外界病毒的侵扰。防火墙通常有两种实现方式-基于包过滤的防火墙和基于代理的防火墙。大多数路由器都支持防火墙软件，这种基于路由器的防火墙软件适用于整个网络。
（3）系统级安全策略。第一是口令。口令识别是一种低成本、易实现的用户识别技术，在信息系统内广泛地使用。在口令识别机制中，信息系统给每个用户分配一个用户标识和一个用户口令。用户标识唯一确定一个用户，是公开的；口令用于证实用户，是保密的。用户要注册进入系统中，必须先向系统提交其用户标识和口令，系统根据用户技术标识判断其是否为注册用户，再根据口令决定是否让其注册。第二是访问权限控制。访问权限控制技术是在保护资源安全的条件下实现资源共享，以访问控制表的形式来规定用户对文件、数据库、设备等访问权限（读、写、存、删除等）第三是充分利用Windows NT的安全策略。包括域用户管理、服务器镜象和磁盘镜象技术（保证数据的安全性）等。第四是代理（Proxy）安全策略。使用该策略可以防止没有授权的用户连接到企业内部网；与NT的用户验证相结合，使管理员能够设置何人使用Intranet以及使用哪些服务；通过IP地址或域来防止对限制站点的访问。第五是充分利用数据管理系统提供的安全策略。包括用户验证、对数据库的访问权限设置等。
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F. 污水处理厂自动化系统的分析与应用

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。
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G. 珠海经济特区排水管理条例

第一章总则第一条为了加强城镇排仔轮水管理，保障排水安全、畅通，防治水污染、保护水环境，根据有关法律、行政法规的基本原则，结合珠海经济特区实际，制定本条例。第二条本市排水与排水设施的规划、建设、运行、维护，以及对上述活动的监督管理适用本条例。第三条排水管理应当遵循科学规划、建管并重、雨污分流、保障安全、综合利用的原则。第四条市、区人民政府应当加强对城镇排水工作的领导，将城镇排水工作纳入本级国民经济和社会发展规划，统筹安排城镇排水设施建设与改造，保证排水设施的资金投入。

横琴新区和经济功能区管理机构履行区人民政府的管理职责。第五条市排水主管部门统筹全市城镇排水工作，制定管理标准，监督、指导、协调区排水主管部门依法开展城镇排水管理工作。

区排水主管部门负责辖区内城镇排水管理工作，落实规划建设，负责行粗市政排水设施运行维护的监督管理。

市、区发展改革、公安、财政、自然资源、生态环境、住房城乡建设、交通运输、卫生档戚镇健康、市场监管、城市管理综合执法等部门，应当按照各自职责做好排水管理相关工作。第六条本市按照海绵城市建设要求开展排水科学技术研究和推广应用，鼓励节约用水和提高水资源利用率，推动污水再生利用和雨水、污泥的综合利用。第七条市、区人民政府应当加强排水与污水处理设施信息化建设与管理，建立和完善信息化系统，实现排水与污水处理设施信息及时更新和共享。第八条市、区排水主管部门应当加强排水与污水处理、雨水和污水分流、排水许可管理等相关知识的宣传，提高全社会科学、安全、规范排水和环境保护的意识。第九条任何单位和个人有依法排水和保护排水设施的义务，对违法排水和损害排水设施的行为有举报、投诉的权利。第二章规划与建设第十条市排水主管部门应当会同市自然资源部门编制全市排水与污水处理规划，经市人民政府批准后实施。

区排水主管部门应当根据全市排水与污水处理规划编制各区的排水与污水处理规划，经区人民政府批准后实施，并报市排水主管部门备案。

排水与污水处理规划应当符合国土空间总体规划、国民经济和社会发展规划、防洪规划、水资源综合利用规划、环境保护规划等规划要求，与开发建设、道路、绿地、水系、海绵城市以及内涝防治等专项规划相衔接，并落实到详细规划实施管理。第十一条排水主管部门应当对排水与污水处理规划执行情况开展阶段性系统评估，并根据评估结果提出后续规划修编意见和建议。需要对排水与污水处理规划进行调整的，应当按照程序及时组织修订。第十二条自然资源部门应当按照国土空间规划和排水与污水处理规划要求，保障排水与污水处理设施建设用地。

现有的排水与污水处理设施用地、保护范围及预留用地，未经市人民政府批准，任何单位和个人不得占用或者改变其使用性质。第十三条市、区人民政府按照先规划后建设的原则，依据排水与污水处理规划，统筹安排管网、泵站、污水处理厂以及污泥处理处置、再生水利用、雨水调蓄和排放等排水与污水处理设施建设和改造。

城镇新区的开发和建设，应当按照排水与污水处理规划合理安排建设时序；未建或者已建但未达到国家有关标准的，应当有计划进行改造，提高城镇排水与污水处理能力。

城市更新改造前，应当对更新改造区域排水系统进行评估，按照区域排水与污水处理承载力提出排水系统建设要求。

鼓励跨行政区域建设污水、污泥集中处理处置设施。第十四条自建排水设施与市政排水管网接驳的连接管由建设单位建设。第十五条建设单位在组织编制建设工程项目设计方案前，应当查明建设工程区域内现有地下排水设施的信息资料。

区排水主管部门在接到排水设施相关资料查询申请后，应当及时提供相关资料。必要时，区排水主管部门或者排水设施运行维护单位应当配合申请单位进行现场复查。第十六条新建、改建、扩建的建设项目需要建设排水设施的，应当与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。

建设污水处理设施，建设单位应当同步确定污泥处理处置方案；需要配套建设污泥处理处置设施的，应当同步设计、同步建设、同步使用。

市政污水处理设施应当同步建设安装污水处理实时监控设备。污水处理实时监控设备应当与生态环境部门的监控系统联网，监测数据与排水主管部门共享。

H. 我国城市污水处理厂运行存在问题及解决对策研究

当前我国对生态文明建设重视程度空前，党的十九大将“增强绿水青山就是金山银山的意识”写入党章，将“美丽”作为社会主义强国目标的重要内容，水环境治理是其中最为核心的内容之一。城市污水处理厂作为治污基础设施之一，是治水工作的关键环节，其处理规模、处理水平等直接影响治水成效。
本文通过分析我国已建的上海白龙港、广州新华、宝鸡市高新区、通辽市污水处理厂，太湖地区、三峡库区污水处理厂的运行情况，发现其运行普遍存在运行负荷率较低、进水水质水量波动较大、出水水质难稳定达标等问题，通过深度剖析原因，科学地提出了针对性的解决对策，以期为我国城市污水处理厂的稳定运行提供参考，为水环境综合治理做出贡献为全面贯彻《水污染防治计划》，全国各城市先后开展黑臭水体整治工作。
城市污水处理厂在保障水环境安全方面发挥着重要作用，建设污水处理厂是解决城市水污染的重要手段。
“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划中提出，到2020年底，要实现城镇污水处理设施全覆盖，城市污水处理率达到95%，县城不低于85%。“九五”期间，我国重点流域水污染防治规划开始实施，城镇污水处理设施的建设和运行开始成为各地落实水污染物减排责任目标的主要途径。
在中央财政资金和相关政策的大力支持下，经过“十一五”、“十二五”的发展，我国污水处理厂建设取得了跨越式的进展，城镇污水处理厂的数量和规模迅速提升，城市污水处理能力不断提高。
统计资料显示，至2016年末，城市污水处理率达到93.44%，其中污水集中处理率89.8%。截至2010年，全国共有城镇污水处理厂2496座，较2006年相比提高了140%。到2016年末，城镇污水处理厂数量达到3552座，与2010年相比增加了29%。
但是，污水处理率与处理能力的持续提高与水环境污染依然矛盾突出。环保部公布的《2016中国环境状况公报》显示，全国地表水1940个监测断面中，仍有32%为IV类及以下水体。截止2017年底，住房与城市建设部和环保部认定的全国城市黑臭水体数量有2100个。
与此同时，污水处理厂排放标准不断提高，2015年发布的《水污染防治行动计划》明确提出，现有城镇污水处理设施，要因地制宜进行改造，2020年底前达到相应排放标准或再生利用要求;敏感区域(重点湖泊、重点水库、近岸海域汇水区域)城镇污水处理设施应于2017年底前全面达到一级A排放标准，建成区水体水质达不到地表水Ⅳ类标准的城市，新建城镇污水处理设施要执行一级A排放标准;到2030年，力争全国水环境质量总体改善，水生态系统功能初步恢复。
由于我国城镇污水普遍存在着水质水量变化幅度大、碳氮比偏低、无机悬浮固体含量高、冬季水温低、工业有毒有害污染物冲击等突出问题，明显影响污水处理设施的正常运行，出水难以稳定达标。即使在达标排放的情况下，符合一级A/B标准的水质仍接近V类水(表1)，是水环境的重要污染源。
表1我国城镇污水处理厂排放标准主要污染物指标对比 单位:mg/L
一些城郊结合部因居民乱扔、乱排生活污水，对水环境也带来严重危害。为此，本文作者深入分析了我国南北方具有代表性的污水厂存在的问题及原因，并提出解决对策，以期为我国城市污水处理厂的稳定运行提供参考，为水环境综合治理做出贡献。
1存在问题及原因分析
1.1运行负荷率普遍较低，部分超负荷运行
根据住房与城市建设部2012年发布的《城镇污水处理厂运行、维护及安全技术规程》(CJJ60-2011)，城镇污水处理厂年处理水量应达到计划指标的95%以上。我国大部分地区的污水处理厂运行负荷率偏低，难以达到住房与城市建设部的要求。
辽宁省污水处理厂月均负荷在80%以上的仅占污水厂总数32%。通辽经济技术开发区污水处理厂现状水量未达到设计值，近一半处理设施闲置。广西城镇污水处理厂2010年负荷率达到60%以上的污水厂占总量的65%。三峡库区2014年176座污水处理厂的平均运行负荷仅为56.5%。
全国已建污水处理厂平均运行负荷率仅有65%～70%，远低于德国2008年污水处理厂平均运行负荷率95%。而一些城市由于经济发展迅速，人口数量增长过快，污水处理厂已超负荷运行，处理压力大。
污水厂处理设施负荷率低的主要原因是厂网建设不配套，污水管网覆盖率和收集率偏低。污水处理厂只有和排污管网配合使用，才能发挥治污作用。
由于污水厂建设相对简单、集中、建设周期短，管网建设相对复杂、牵涉面广、建设周期长，我国城市管理者普遍重建厂、轻管网、轻管理。
数据显示，截至2016年全国共有城镇污水处理厂3552座，与2010年相比增加了29%，排水管道长度仅增加了17%。配套管网与污水处理厂建设不同步，导致一些污水处理厂建成后面临无污水可处理的尴尬境地。
有些城市先期只建设了污水干管，由于资金不到位支管网建设推进缓慢。部分城市新建的管网存在诸多问题无法与已有干管接驳，如设计标高与已有干管不一致，已有干管积水堵塞等。
导致建成管网没有“织网成片”，污水收集率偏低。另一原因是污水厂设计规模与实际情况不符。由于部分城市对污水处理厂建设前期工作重视不够，对污水来源和收集缺少详细的规划和充分的论证，管网、泵站等辅助设施建设相对滞后，设计规模往往基于理论设计计算。在经济相对落后的地区，人均实际用水量和污染物排放量相对偏低，导致设计规模偏大，实际污水量不足。
而在一些发展较快的城市，随着经济的快速发展和居民生活水平的不断提高，污水产生量不断增加。污水厂设计规模滞后于人口经济增长速度，污水厂处理能力不足，出现超负荷运行现象。
1.2进水水质水量波动较大，与设计值不符
污水厂原水水质和水量是影响污水处理工艺运行稳定性的重要因素。我国城市污水厂进水水质水量波动较大，部分污水厂进水负荷波动幅度可达到-47%～4%。
上海白龙港污水厂进水BOD5日平均浓度波动范围为14～382mg/L，CODCr波动范围为96～824mg/L。昆明市合流制排水区域污水处理厂进水受雨季影响，悬浮物波动大。除了水质波动，一些污水厂进水水质有机物浓度与设计值有差异，严重影响了污水处理效果。
宝鸡高新区污水处理厂实际进水水质除NH3-N和TN外，其他各指标均高于设计值。宝鸡十里铺污水处理厂进水TP高于设计值外，其它各指标均低于设计值。
分析原因，主要是排水管网雨污分流不彻底、管网漏损、沿河截污冲击污水处理系统。我国老城市的排水体制一般为雨污合流制，后来部分城市改为截流式合流制。
合流制排水体制下，污水处理厂进水水质受多种因素影响。雨季时排水管网同时收集了生活污水和大量的雨水，引起污水厂水量的波动。
其中初期雨水污染物浓度高、污染严重，部分污染物指标高于旱季污水浓度，造成水质的波动。在我国，由于管网维护的不及时，老旧管网渗漏严重，地下水、河水及雨水的混入也直接影响了进入污水处理厂的水量、水质。
在一些南方地区，由于前端管网建设不完善，污水厂旱季水量偏小，需要抽取河道水;但在雨季，雨污合流管网的水量又远超过污水厂的处理规模，造成了旱雨季水质波动较大。
沿河截污系统对污水处理系统的冲击，是造成水质水量波动的又一原因。作为合流制改造过程中的过渡产物，沿河截污系统在一些南方城市较为常见。
该系统可极大程度地改善河流长期以来的黑臭状况，但也存在一些问题。系统雨季收集的合流水含有大量雨水，导致污水厂旱、雨季污水处理量逐年加大，污水处理厂雨季负荷普遍偏大。
而截污箱涵系统大部分尚未配备相应的末端处理设施，携带大量污染物的初小雨直接进入污水厂，造成水质波动，处理效果难以保障。
另外，我国处于经济快速发展阶段，区域经济差异明显。经济相对发达、人口密集地区的城市不断扩容，但实际扩容速度与规划往往不一致，致使污水增长量与污水厂设计规模不一致。
当污水量超过设计规模时，污水处理厂处于“吃不饱”状态，当设计规模超过实际处理需求时，又造成“大马拉小车”现象。
西北地区的污水处理设施则由于服务数量不足、管网配套差等问题处于“吃不饱”状态，这些都影响着污水处理厂的进水水质水量。
1.3出水水质难以稳定达标，NH3-N、TN超标
我国现有污水处理厂大部分执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准，其中执行一级A标准的占总数量的29.3%，执行一级B标准的接近60%。截至2016年底，我国仅有30%的污水厂尾水达到一级A标准，高达70%的污水处理厂排放标准达到或低于一级B排放标准。
大部分污水厂主要超标污染物为NH3-N、TN，上海市白龙港污水处理厂采用A2/O工艺，出水NH3-N一级B达标率仅有46%，TN一级B达标率68%。
三峡库区176座污水厂一级B达标率60.7%，通辽污水厂一级A达标保障率低于50%，宝鸡十里铺污水厂NH3-N、TN一级A达标保障率分别为42.4%、42.5%。
广州新华污水处理厂出水TN和NH3-N在1-3月份偶尔超标，不能稳定达到一级A标准。污水处理厂出水水质不达标，无法充分发挥效能，不仅降低了污水厂投资效益，也给污水厂运行管理带来困难，应充分引起运行管理者的重视。
工艺是污水厂处理效果的关键保障因素，我国城镇污水厂使用的工艺主要为普通活性污泥工艺、氧化沟及其改良工艺、A2/O及其改良工艺、SBR及其改良工艺、A/O及其改良工艺和曝气生物滤池(BAF)工艺，这六类工艺覆盖了全国90%以上城镇污水处理厂的主体工艺类型。
上述工艺具备脱氮功能，而实际运行中由于进水水质水量波动或与设计值不符、生物处理设施超负荷运行、碳源不足、碳氮比不足等原因，出水难以达到排放标准。
当污水处理厂进水BOD5、TN、TP浓度低于设计进水浓度时，从多方面严重影响污水处理效果。一方面，污水中BOD5浓度过低导致生物处理单元中的微生物所需有机物不足，影响反硝化阶段脱氮效果。
另一方面，进水污染物浓度偏低时生物反应池中曝气量高于微生物需求量。如不能及时调整曝气池曝气量，容易出现曝气过量，导致活性污泥沉淀分离效果较差。
除此之外，南方地区冬季缺少保暖措施，致使进水水温较低，不利于硝化反硝化细菌的生长，出水NH3-N、TN浓度无法保障。除了工艺方面的原因，污水厂的运行管理水平也对出水水质有重要影响。
污水厂的运行是一个复杂的过程，操作人员应在水质、环境条件发生变化的条件下，充分利用各种工艺的弹性进行适当调整，及时发现并解决问题。
操作人员除了要具备一定的物理、化学及微生物学方面的知识，还需了解污水处理基本知识、厂内构筑物的作用以及化验指标的含义及其应用等。
在国外，污水处理厂的运行通常由博士来实施。在国内，由于薪资水平等原因的限制，大部分污水厂的员工学历层次普遍偏低、技术素养不足，往往凭经验操作污水厂各工艺设施，严重制约和影响污水处理厂整体运行水平。
1.4其他问题
随着工业化、城市化进程的推进，城郊结合部生态环境问题日益凸显。这种“结合”是城市与乡村、农业与工业、农民与市民的结合，充满着一种不确定的、动态的过渡和转型。
城郊结合部的城中村建筑废弃物、生活垃圾四处堆积，居民乱排生活污水，流经的小河流颜色发黑，垃圾漂浮，污染严重。
如果不能得到有效控制，时时威胁着当地居民的健康。由于制度措施的不完善、管理不到位，使得城郊结合部出现这样的难题。工业园区的发展对经济发展的促进作用日益显著，但随之而来的环境污染也在加剧。
大型集中的工业园区一般都有污水处理厂，对大量的、中小型工业企业的废水，采用经预处理后与园区生活污水合并处理的方式，实际运营过程中也有不少问题出现。
一是实际水量与设计不符。在园区污水处理厂设计阶段，由于对发展规模预估不足，实际污水量超出污水处理厂处理能力。部分企业由于生产状况不稳定，使污水处理厂处理量不足。
二是实际进水水质与设计不符。实际入园企业的类型与规划不符，导致污水特征发生较大变化，使污水厂难以达标排放。
2对策与建议
2.1政府统筹规划，污水处理厂、管网建设同步推进
政府各部门应结合各自职能，协调一致，科学组织，实现污水处理厂的长效管理[11]。住建部门会同环保、发改委等部门，紧跟城市发展脚步，牵头编制污水处理厂、污水管网的统筹规划，以前瞻性思维规划和设计污水处理厂。
地方政府要制定政策推进污水处理厂的运营规范化，与物价、住建、财政等部门联合，因地制宜地研究制定与当地经济社会发展水平相适应的污水处理收费制度。
财政部门应增加对污水处理厂的资金投入，创新投资建设运营模式，提高污水厂运行人员的工资水平，从而吸引高水平、高素质的人才进行运行管理。环保部门要加强对污水处理厂出水水质的检查监督，对整治不力的要严肃查办。
2.2完善污水收集系统，实现水量浓度“双提升”
为充分发挥污水厂效能，要坚持厂网并举，将排水管网和污水厂作为一个整体建设。首先要加快新增污水管网建设，建成从“用户—支管—干管—污水处理厂”路径完整、接驳顺畅、运转高效的污水收集系统，提高已建污水厂运行负荷。
其次是要强化老旧管网改造，对漏损严重的管网、排水口、检查井进行维修，减少管道淤积，确保收集的污水水质、水量稳定。再者是要彻底进行合流制管网改造，难以改造的地区加快建设截流、调蓄等设施，减少雨季雨水对污水厂水量水质的冲击。
2.3源头分散处置初期雨水，减轻进厂污水量变化幅度
针对初期雨水影响进水水质水量问题，宜源头分散处置。从初期雨水的特点和国内外初期雨水处置经验来看，初期雨水应采用源头分散收集、分散处置等方式;初期雨水集中收集非常困难，主要原因在于若设置集中收集系统，上游初期雨水到达时，下游早已是干净的雨水，很难保证能够收集到20～30分钟前的初期雨水。
已建设初小雨收集系统的城市，应增设相应末端处理设施，减轻初小雨对污水处理厂的水质影响。有条件接入污水处理厂处理的，应论证污水处理厂具备接收条件后再接入。
2.4加强管网精细化管理，防患于未然
重视建成污水管网的日常管理与维护工作，加强管网的精细化管理[12]。首先是要加强日常巡查，对存量管网“修补测”、“定期体检”并加以修缮。
采用CCTV和QV手段对管道内部进行检测，掌握其病害的分布状况和程度，为管道修复提供基础。其次要实行定期清淤制度，保证污水管道正常通水。
目前大部分城市管道仍采用人工清淤，不仅工作环境恶劣，且效率低下，无法满足需求。可引进高科技清淤手段，如清淤机器人等，实现自动高效清淤。
再者，对排水管网数据进行信息化处理，建立污水管网水质在线监测系统等，实时掌握水质情况。当水质出现异常时可及时查出管段存在问题，并提醒污水处理厂采取有效应对措施[34]。
2.5优化污水处理厂服务范围，提标扩容
污水处理厂一般位于城市建设区，随着城市建设和城市更新的开展，城市污水量增长较快而污水处理厂或污水系统扩容困难的矛盾日益突出。
对污水厂超负荷运行的地区，通过服务范围的调整解决污水处理厂污水增量问题有着重要的意义。同时考虑提升污水处理厂处理能力，进行污水厂扩建。
按照GB18918-2015《城镇污水处理厂污染物排放标准(征求意见稿)》的要求，自2016年7月1日起新建污水处理厂和自2018年起敏感区现有城镇污水处理厂均执行一级A标准。
对排放标准较低污水处理厂改造，因地制宜合理选择改造措施，提高出水水质。提标改造路径一般包括水力改造、设备改造和工艺升级改造等，其中污水处理工艺改造是提高出水水质的关键。
TN和NH3-N主要通过生化系统处理去除，这两个指标是生化系统改造的主要目标污染物。TN的去除效果受制于进水碳氮比，由于我国大部分污水处理厂进水碳氮比偏低，可通过改进运行方式，合理利用内部碳源，或投加碳源的方式，提高反硝化能力。
当NH3-N不达标时，可在二级生物处理后增加曝气生物滤池。涉及具体项目时，按照“一厂一策、分门别类”的原则制定适宜的工艺方案。
2.6集散结合，统筹治水
城市主城区的生活污水应集中处理，通过建设完善污水管网将污水收集到污水处理厂集中处理。而在城郊结合部，有条件建设管网的城市应逐步完善管网系统，对污水进行集中处理。短期内无法建设管网系统的，应采取分散处理的措施。
分散式一体化污水处理装置，具有移动灵活、自动化控制程度高、处理效果好的特点，在城中村等分散式污水处理中已有大量应用，是解决城郊结合部水污染的有效措施。
工业园区污水厂存在的问题并不是一个企业的问题，需要改革和发展来解决，加大对污染源排放的控制力度，工业企业要严格执行相关法规，确保废水达标排放。
3结语
城镇污水处理及再生利用设施是城镇发展不可或缺的基础设施，是减少水体外源污染的重要手段，保障其安全、稳定、高效地运行，对于水环境治理具有十分重要的意义。
目前我国污水处理厂运行中仍存在一些问题，有的放矢地总结存在问题，可为今后污水厂科学化管理奠定基础。只有政府部门统筹规划，加强顶层设计，不断完善污水收集系统，加强管网精细化管理，进行提标扩容建设，才能充分发挥污水处理厂的环境效益，改善城市水环境质量，促进水环境治理成效的长久保持。

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