环境学概论结课论文

环境学概论课程论文题目：城市污水问题及自动化技术在其中的的应用院系班级姓名学号论文完成日期 2015年6月城市污水问题及自动化技术在其中的的应用摘要近些年来，随着我国经济高速发展，生态环境的保护已成为社会所最为关注的话题之一，尤其是在我们的城市污水处理这一领域上。

因为，随着我国城市化建设的不断加快以及城市人口的不断增加，来自工业、农业、生活等的大量污水被直接排入了江河湖泊，严重影响到了人们的生活质量。

为此，如何有效的处理这些污水，正日益地成为了我国当前社会发展所面临的一个重大问题【1】。

本文对我国现在城市污水处理所面临的问题进行了分析，也对污水处理的工艺改造方面提出了相应建议和看法，并介绍了我国目前污水处理自动化系统的构成，简要概述了自动化控制系统在城市生活污水处理工艺中的过程监控及应用,以及对当前阶段自控系统在实际应用中存在的问题以及应用前景进行了总结。

关键词: 城市污水处理，面临问题，工艺改造，自动化控制，应用前景引言水资源不管对于任何事业的发展都有着重要的作用，但随着水资源消耗的不断增多，水环境也开始逐渐恶化，而且水资源也开始逐渐短缺，因此污水处理问题已经成为了一个刻不容缓的关键问题，它对城市和社会的发展有着重要的作用【2】。

城市生活污水是城市发展过程中的产物,早期的城市生活污水处理主要是通过污水收集系统排放到附近下游水体之中,利用水体的稀释以及水体自净作用来进行简单的处理【3】,但是随着我国国民经济的迅猛发展,城市规模不断扩大,人口数目增长迅速,。

随着城市生活污水的水量不断加大,水质也越来越复杂,普通技术处理污水已无法满足达标排放的要求,因此自动化技术应运而生【4】。

一、我国城市污水处理发展面临问题1．污水处理技术出现明显滞后的现象。

城市污水处理技术是进行污水处理的基础，是保证污水处理能否顺利进行的关键，长期以来，我国的污水技术往往是利用和借鉴欧美国家百年来的处理技术和处理路线，并在此基础上，发展了自己的技术路线，但是我国现有的污水处理技术和国外相比相对落后，污水处理效率低，且耗费过高，影响其工作效率。

2．所投入资金较少，投资力度不够。

城市污水处理系统对于城市来说有着重要的作用，作为重要的城市基础设施它对防止水污染、提高城市的水质量有着重要的影响，但是，由于经济水平的影响，我国往往对城市污水处理投入较少，用于水污染治理的资金十分紧张，不可能通过建设大规模城市污水处理厂来改善水资源环境；与此同时，我国污水处理设备也存在一定的问题，据统计，现在的污水处理设备仅有三分之一运行正常，污水处理厂的实际运转率仅有一半左右，尽管近年来，政府对污水处理工程开始逐渐重视，但远远不能满足要求，因此，我国应通过加强投资，从而加大对城市排水和城市污水处理设施的投入。

3．城市污水处理的管理水平相对较低。

由于污水处理技术的复杂性，许多工作人员的工作能力和水平无法与其适应，这使得很多已建成的污水厂无法正常运转，严重影响了我国城市污水处理工作的进行，因此，在 2010 年，我国开始对城市污水率进行要求，要求设市城市污水处理率不低于 60%, 建制镇污水处理率不低于 50%的目标，这就要求许多污水处理厂要通过加强污水处理管理的方式，对污水处理工作进行相应的控制。

因此，污水处理技术要在坚持高效、节能等原则的前提下，通过改进技术、改善管理、加强投入等防水，进行城市的污水处理工作，从而达到良好的效果【5】。

4．污水处理厂存在不达标问题。

我国政府将环境保护作为一项基本国策,将实现可持续发展作为一个重大的战略,要求所有的城市必须要建设污水处理设施,将城市污水特别是生活污水集中处理达到45%,50万人口以上的城市基本达到60%【6】。

随着人口增加、城市扩大和工业生产的发展,人类正面临着水资源的匾乏,水资源问题严重制约着我国经济的发展和人民生活水平的提高【7】。

污水处理厂升级改造的目的很清楚，就是因为现有的厂不能达标或者处理能力满足不了污水量或荷载增加的要求。

（1）不能达标可能是污水处理厂的设计问题，没有考虑到实际的条件（主要是污水特征）而进行的错误设计或者设计以后污水流域的实际条件发生了没有预测到的变化。

（2）不能达标可能是污水处理厂的运行问题，即使是一个设计很好的污水处理厂，如果缺少具有工艺知识，经验的运行人员，也很难使出流达标。

因为污水处理厂是一个动态的系统。

而目前的设计大部分是建立的稳态的基础之上【8】。

对于以上二个方面，首先必须对现有的工艺进行评估和优化。

在工艺评估和优化的基础之上，如果仍然不能达标。

就必须考虑改造。

例如，西安市第四污水处理厂的倒置A2/O工艺在半年多时间内运行。

结果表明:该工艺具有抗冲击负荷能力强、处理效果好、出水水质稳定的优点，监测期间对COD、TN、NH3-N、TP、SS的平均去除率分别为90.5%、67.18%、86.43%、54.8%、95.8%。

另外，还对运行过程中二沉池污泥上浮、反应池除磷效果不理想等问题进行了分析，并提出了相应的对策，可为同类型污水处理厂的优化设计及运行管理提供参考【9】。

然而，工艺升级改造中目前缺少的是对建议的方案缺少定量的比较和评估，仅仅只有定性的分析是远远不足够的【10】。

二、自动化技术在城市污水处理中的应用在城市污水处理厂的管理方面，早期主要是由技术人员现场检测、调试，由于处理厂的处理构筑物较多，需要进行实时检测的项目指标多而复杂【11】。

例如:进出水pH值、进水流量、曝气池溶解氧量等等，如要对这些指标逐一实时检测，无疑会耗费大量的人力物力。

污水自动化处理系统具备管理功能完善、运行效果优良、兼具科学管理和过程控制于一体的特点，可靠性高，控制性强，在污水处理中起着广泛和重要的应用【12】。

既节省了人力资源又节约了能源，有着广阔的发展前景。

近年来，各地相继利用外资建设了一批城市污水处理厂，将先进的工艺及设备引进国内，在提高工艺设备技术水平的同时，控制系统和管理水平也有了很大的提高，结束了以往污水处理全部用人工或简单的电器控制的落后局面。

自动化控制应用于污水处理工艺过程，在国外已有许多成功范例和典型工程实例。

近年来，我国也有许多污水处理厂借鉴国外先进技术，将自动化控制合理地应用到污水处理工艺过程当中，并且取得了良好的效果。

但是在两者相结合的过程中仍然存在许多问题，现作如下总结：1．污水处理自动控制系统中所采用的一些自动化检测设备、仪表、阀门的功能和精度目前还很不完善，在实际应用中达不到预期的效果，误差很大，因此，如果单纯依靠这些检测设备来判断污水处理情况并实施自动控制，往往很难达到处理水质达标排放和节约能源的目的。

2．虽然许多污水处理厂采用ORP、DO、pH值作为参数来控制出水水质，调节曝气量，但是当控制器无法找到ORP特征点时，污水处理系统仍然会按照时间来控制整个处理过程【13】。

3．污水水质的监测与控制存在滞后问题，例如根据好氧池中的DO来控制鼓风机的曝气风量，由于生化处理系统本身是处于动态平衡当中的，操作人员通过在线实时监测发现DO偏低（或偏高），并通过调节鼓风机叶轮转速来实现增加（或减少）曝气量，在此过程中，DO值监测与鼓风机风量调节之间的滞后可能会导致鼓风机无法准确地根据好氧池中实际溶解氧的浓度来提供曝气量，难以真正达到节能的目的【14】。

4．仪器设备维护难度大。

例如pH计、污泥浓度计、泥位计等仪器均有严格的使用维护要求，包括接触探头的定期清洗、标定，设备损耗维修等等，并且现阶段我国污水处理厂大都采用是进口设备仪器，价格昂贵，这也在一定程度上增加了污水处理厂的投资费用【15】。

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。

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【16】。

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【17】。

三、自动化污水处理技术的应用前景自动化的污水处理技术在城市当中的广泛应用,促进了城市的环境改善,提高污水处理的再循环利用水平。

污水处理在市政工程中担当非常重要的角色,必须做好控制和管理工作。

目前城市污染比较严重,水污染严重制约着人们的生存需求,所以做好城市污水处理非常重要【18】。

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【19】。

今后我国的污水处理厂监控系统的发展应该是在原有基础上，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【20】。

结语随着经济的发展和城市化水平的加剧，城市污水的产生量越来越多，造成了大量的水环境污染问题，严重影响了城市的发展和社会的进步。

如今，我国将自动化控制应用于污水处理工艺过程中，取得了良好的效果。

但我国污水处理厂自动化系统还处于一个成长的时期，仍然存在很多不完善的地方。

因此，我们需要在充分了解情况的前提下，重视城市污水处理厂的建设，对系统进行不断改进，并根据实际情况，有针对性地采取对策，促进城市污水处理事业的发展，改善我们的生态环境。

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