前言
随着近年来经济飞速发展对人民的生活也带来了巨大的变化，但城市的基础设施滞后于经济发展，特别是城市污水问题日益突出。为响应国家扩大内需的要求和解决我国在污水处理自动控制系统起步较晚，污水处理效率低和成本高等方面的问题，研究设计适合自己的污水处理系统，解决水污染的问题和水资源匮乏的问题。根据污水处理工艺的不同，每种污水处理模式都有其适应性的问题，在不同的地方根据环境状况选择不同的污水处理工艺非常重要。而本篇论文设计的污水处理自动监控系统采用
A2/O工艺，论文首先介绍了污水处理的工艺流程，各个部分的功能和控制要求，再
以此画出控制流程图，进行网络的配置和连接，最后通过对系统的硬件选型和软件编程和组态进行实现。
第一章 绪论
水是生命的源泉，人离不开水。水一旦被污染，它对人类身体的危害、生态环境
的破坏是显而易见的。而水污染问题已成为世界各国关注的问题。如今水污染对人类的生存安全构成重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大阻碍。据权威机构调查，在发展中国家，各类疾病有8%是因为饮用了不卫生的水而传播的，每年因饮用不卫生水全球至少造成2000 万人死亡。因此，水污染问题越来越被人类重视。
1.1 城市污水处理国内外发展现状
随着人口的不断增加，经济的不断发展，人类不但消耗大量的水资源，而且还
随意的乱砍滥伐和不合理的放牧以及向环境大量排入污染物，造成水资源环境明显恶化，使全球可利用的淡水日益减少，供需矛盾日益加剧。而供人类使用的淡水仅占地球上总水量的0.34％，目前世界60﹪的地区供水不足，许多国家用水紧张。自上个世纪以来，全世界淡水使用量增加了近8 倍。其中，城市生活用水增加了12 倍，工业用水增加了20 倍，且每年仍以5%左右的速度递增。全球目前有14％以上的水体约5000 立方千米受到污染，污染导致本来就紧缺的水资源量大减，供需矛盾更加严重。在亚洲有60%的地区缺水；在非洲连年干旱有85%的地区缺水，缺水已直接威胁到生存；美洲，欧洲出现用水紧张的现象，现今全球有80 多个国家正面临着水资源不足，俄罗斯、加拿大也受到威胁，16%的城市人口缺水，约12 亿人严重缺少饮用水，在发展中国家约有10 亿多人达不到安全用水[1]。
污水处理是经济发展和水资源保护不可或缺的组成部分。污水处理在发达国 家已有较成熟的经验。如。英国、德国、芬兰、荷兰等欧洲国家均已投资对因工 业革命和经济发展带来的水污染进行治理；日本、新加坡、美国、澳大利亚等国 家也对污水处理给予了较大的投资，特别是新加坡并没有走先污染后治理的道 路，而是采取经济与环境协调发展的政策。国外对污水的处理主要是通过建造污水处理厂。美国平均每1 万人拥有一座污水处理厂；瑞典和法国每5000 人有一座污水处理厂；英国和德国每7000~8000 人拥有一座污水处理厂。国外城市都在为污水处理普及率达到100%而努力，将推广低能耗高性能的污水处理工艺技术，提高水处理排放的标准，完善污水处理的有关政策。
我国的城市污水量正以每年6.5%的速度增大，然而由于资金、能源等方面原因的制约，城市污水处理率很低，我国在建国初期只有几个过去有国外租界留下来的城市污水处理厂，日处理量还不过万吨；解放后，城市污水处理厂有了较大的发展，特别是“六五”期间；截止1987 年底全国污水处理厂建成投产的已有78 座；至1990 年有污水处理厂的城市56个，省和直辖市增加到21个；1999 年全国建成污水处理厂389 座，处理率为29.65%。同发达国家相比，我国城市污水处理事业无论数量、规模、普及率还是自动化程度，都存在着较大的差距。
1.2 课题研究的目的和意义
我国的人口多，城市多，企业多，所需的污水厂也多。而我国污水处理事业起步较晚，目前还处于发展阶段，国内大部分城市污水处理厂都是引进国外的设备和技术，虽然在污水处理上取得了一定的效果，但引进国外技术和设备存在以下问题：1．引进费用昂贵；2．维护费昂贵，维护不方便；3．不利于培养我国相关专业的工程技术人员。另外，我国经济发展水平还比较低，资金匮乏，投资力度不足等诸多因素，造成我国的污水处理技术处于较低的水平。为了改变我国污水处理技术现在，中央政府、有关职能部门和研究机构都倾注了较大的注意力，非常重视开展这方面的研究。
因此，对于我国这样一个污水严重、水资源短缺的国家，研制出一批能满足排放要求、处理效果好、运行费用低、自动化水平较高的污水处理控制系统对我国经济的发展具有重大的现实意义。
1.3 本论文的主要工作
本课题应用先进的工业控制计算机、可编程控制器、工业自动化组态技术、电力电子控制技术以及网络通信技术等，结合污水处理厂的特点，设计出运行状态和参数能够自动检测和自动控制、具有自动故障应急处理能力并且具有网络通信能力的高性能、高可靠性的污水处理厂自动监控系统。本文的研究内容包括如下几个部分：
l)了解污水处理工艺，分析各设备在污水处理厂的功能及控制要求，确定总体的控制方案。
2)自动控制系统控制柜的设计及各工艺控制流程图和程序的开发;
3)上位机监控软件的开发;上位机的人机界面采用北京亚控公司的组态王6.55
开发，通过不同协议分别与西门子PLC、欧姆龙PLC进行数据通讯，完成数据采集、处理、监督及控制功能。
1.4 本章小结
本章主要介绍了城市污水处理国外的发展现状，分析了本课题研究的意义，以及介绍了本论文该做的主要工作。
第二章 城市污水处理的工艺流程
2.1 污水处理指标
城市污水的主要来源：①生活污水：日常生活中用过并被生活废料所污染的水，
包括：卫生间、厨房、洗衣房，其他还包括公共场所、机关、学校、医院、餐饮业以及工厂中的各种生活用水②工业废水：工业生产过程中排放的水，主要夹带了生产过程中所用的原料，反应的中间体，产物等。③降水。
为了检测污水处理系统的处理效果，国家规定了许多水质指标。水质指标主要包括：温度、色度、浑浊度、溶解性固体和悬浮性固体（SS）、生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、总需氧量（TOD）、总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮、有毒有害有机污染物、细菌总数、总大肠杆菌数、pH值等。下面主要介绍几个常用指标[2]。 1.生化需氧量(BOD)
生化需氧量(BOD)，是表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标，是目前城市污水和大多数有机废水广泛采用的污染指标。它说明水中有机物因微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量，单位为mg/L。其值越高，说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。污水耗氧速度一般在开始时最快，5天内能降低BOD68%左右，因此目前实际应用中常规定，将污水在20℃温度下培养5天，作为BOD检验的标准，在此条件下测得的结果称作5日生化需氧量，记作 。一般要求经过污水处理后的废水，其BOD必须小于或等于40mg/L。 2.化学需氧量(COD)
化学需氧量(COD)，是指在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化为二氧化碳和水所消耗的氧量，单位为m留L。与BOD相比，COD能在较短时间内，较精确地测出废水中耗氧物质的含量，而不受水质的限制，但它不能像BOD那样表示出微生物氧化的有机物量。在城市污水处理分析中，常用BOD/COD的比值来分析污水的可生化性。可生化性好的污水BOD/COD≥ 0.3。 3.悬浮固体(SS)
悬浮固体是水中未溶解的非胶态的固体物质，在条件适宜时可以沉淀。悬浮 固体可分为有机性和无机性两大类，反映污水汇入水体后将发生的淤积情况，其 含量的单位为mg/L。 4.PH值
酸度和碱度是污水的重要污染指标，用pH值来表示。一般生活污水呈中性或弱碱性，工业污水多呈强酸或强碱性。一般污水的pH值均在6.5-9，当pH<6或者pH>9都会影响生物处理，并对混凝上和金属有腐蚀作用，这时需要进行污水预处理并对处理设备进行防腐蚀处理。 5.温度
