范锦兰

摘 要：我国的市场经济正处在飞速发展的发展状态，但是随着工业产业的突飞猛进，环境问题接踵而至。虽然国家目前已经可持续发展作为未来市场发展的主要建设目标，不过现在的不少工厂在废水处理方面还是没有达到规定标准，这也导致国内的水环境持续恶化，水资源日益紧张。国家虽在环保方面加大了投资力度，但是实际效果却不尽如人意。基于这种情况，笔者对如何加强对废水的处理以及对水环境的保护展开深入的分析，并对实现可持续发展的策略提出了可供参考的个人建议。

关键词：废水;环境保护;处理技术;相关分析

社会是由三大产业组成，农业产业、工业产业和以服务业为主导的第三产业，中国的社会发展态势以城市化为主，城市化的社会发展必然会促进工业产业的发展，而问题在于，工业企业数量迅速增多的同时，整个产业却没有生成相匹配的污水处理和环境保护体制。结果导致大量的生活污水和工业废水对城市和周边村镇的水资源带去了严重的破坏。

就目前而言，我国不少地区都没有建立专门的废水处理厂，在废水处理上显得十分乏力，因此，环境保护部门需要对废水处理系统进行深入且细致的分析，建立起对应的原则，然后根据这些原则设计合理的管理系统，帮助废水处理厂建立和运营，从而有效保护水资源和人们的用水安全以及用水稳定性。

一、废水处理对环境保护的作用和意义

根据马斯洛层次需求理论，生活质量决定了文明的发展状况和发展等级，随着经济建设和经济发展，我们对生活质量的追求也会越来越高，这也是为什么污水处理和环境保护对我们来说十分重要的原因。因为工业化建设的快速推进，废水的排出量正在不断上升，如果不进行有效处理，坐看水资源被侵蚀和污染，那么势必会让大众的生活每况愈下，变得越来越糟。而如果我们能建立起一套有效的污水处理机制，将污水进行加工并再利用，不仅能减少资源浪费提升环境质量，同时也可以改善我们的日常生活，推进城市化进度，为未来的城市环境发展打下结实牢固的基础[1]。

而如果处理不好污水，城市的环境就会受到严重的破坏，如生化需氧量、总氮量、总磷量等污染因素会随着污水排放比例的上升而上升，过大的污水污染会严重干扰城市建设，破坏社会文明进程，对大众的日常起居和正常社会的秩序運行带来极其恶劣的影响。

二、国内的废水的处理现状

自从改革开放政策实施以来，中国其实已经对废水处理工作产生了足够的重视，并在其中投入了大量的人力和物力资源，一些一线城市在水环境的治理以及保护工作上已取得了重大的进步。截止2018年，国内的大、中型城市废水处理厂已经建造了超过两百座。但是，因为中国的疆域广阔，城市众多，少数城市在污水治理上取得进展并不意味着国家整体的水资源保护也产生了巨大改善。

但是，在两百座废水处理厂中，大部分的工厂规模在建设之初都造得比较大，可是因为缺乏水量，设备不能满负荷进行工作，常常发生入不敷出的问题。且加上地区的环境保护部门对污染源的治理加大，这也让这些工厂处理的水质浓度开始呈现下降趋势，因为设备没法进行满负荷的运作，让废水处理这一功效也大打折扣。我们举一个例子来进行较直观的参考，在1998年，有一座原始建立规模不大的废水处理厂在进行二期扩建，扩建后该废水处理厂对生活废水和工业污水的处理能力已经达到了惊人的16.5×104t/d，可是，因为当地环保机构加强了对污水源的处理工作，这造成了该厂的实际水量不断的降低，最终造成设备的满负荷运行不能确保，其作用也因此陷入难以发挥的困境[2]。

其次，因为政府的单位开始向监理废水截留的工程大规模投资，水量也在逐年递减。从现在国内众多的废水处理厂运营情况来看，因为各部门加大了对污染源整治处理力度，在让点源治理得到改善的同时大大降低了水质浓度，目前国内的CODcr含量维持在250mg/L，这个数值实际是和设计有很大差距的。因为指标偏差，国内的废水处理厂现在没法有效发挥自己的作用。综上，国内的废水处理厂受各方影响，造成水量还有污染物的总量存在巨大落差。而政府部门又从多方面进行废水的接纳，这些都严重影响到废水处理厂的正常工作。

三、废水的技术处理及废水处理厂工作的设计

我们会从两个方向分析处理技术，一个是废水的净化方法，另一个是废水处理厂的设计，从这二者中，我们会总结出对待国内的废水问题需要如何治理的结论。

（一）废水技术处理

废水的处理方法技术常用的有五种，分别是化学处理法、物理处理法、活性污泥处理法、生物膜处理法、厌氧技术处理法。这五种方法是国内治理废水比较常用的技术手段。

1、化学处理方法

化学处理法是一种对废水的组成物质进行处理的方法，它的原理是通过改变废水的化学性质来达到净化水源的目的，其治理过程主要依赖于化学反应，通过化学反应对污染物性质进上的改变让废水变为课利用的水资源，借助这种方式让污染物的危害性大大降低。

在国内化学处理方法是不少三四线城市比较常选用的方法，最廉价也最简单的化学处理方法是向废水中投入一定数量的絮凝剂，在絮凝剂的作用下让废水里面的污染物出现强烈的化学反应，如此一来，水中的污染物就会在良性的反应作用下形成不相融或相融的化合物。之后我们需要利用这些化合物之间的特性加强对废水的治理，通过沉淀、离心等方法将废水和污染物进行分离，分隔出污染物后就能达到净化水质的目的[3]。

絮凝剂主要依赖于对水质中污染物的分隔，因此见效并不是很快，且效率也不算太高，因此在絮凝剂之外，其实又创作出另一种废水治理方法，这种方法就是使用酸碱来进行废水处理的治理法。和絮凝剂不同，酸碱治理污水的方法不是通过分隔而是借助中和，因此酸碱处理法也叫废水中和处理法，通过中和污水中的污染物，达到去除污染，改变水质的帮助。

上述的絮凝剂和酸碱剂，通过的是分隔和综合的方式进行污水治理，而还有两种废水治理法则是通过对水中物质进行分解来达到治理污水的目的，一种是氧化剂处理法，另一种是电解法，氧化剂处理法，顾名思义就是将水中的污染物进行氧化，通过氧化反应净化水源。而另一种电解法则是利用对阴阳两极污水的电解作用，让污水产生氧化还原反应，以此净化水质，后述两种方法相比起繁凝剂和酸碱剂来说，效率更高，作用也更好。

2、物理处理法

物理处理法相较于化学处理法来说，净化的范围有限，对废水只是进行表面悬浮物的分离，因此在大城市中通常不被纳为首选，但是，虽然在净化效果让物理方法较逊于化学处理法，在安全性、简便性、性价比上，物理处理法却要优于化学处理法。物理处理法主要是利用了物理中的分离、层析一类的方式，用过滤之类的手段把悬浮污染物从废水中排除和分离掉，进而达到污水治理的作用，不过就像我们前文所说，此方法存在着一定的局限性，虽然它可以达到分离效果，但这个分离效果只针对可见的悬浮污染物，废水的化学性质并不会发生什么情况。

不过由于其廉价性和安全线，国内一些规模较小的城镇通常会采用这种方法，具体的使用的方法是借助过滤、筛的方法，对废水进行沉淀和离心处理。因为水本身和其他物质的密度存在不同，因此在沉淀和离心的过程中就能把污染物从水中分离出来。目前物理处理法中最常见也是最有用的一种方法是气浮法，这种方法的效果最为优良，其原理是往空气中进行注入，因此在水下产生小体型的气泡，这些气泡本身会具备粘性，再使用某类无法通过过滤方法时就可以排除和气泡粘在一起的污染物，变成較大的悬浮体，在气泡的作用下悬浮物会慢慢浮出水面，然后我们就能对悬浮物质进行分离，达到净化效果。

3、活性污泥法

活性污泥法是近年来新出现的一种废水治理法，在对废水进行污染物去除的方法中活性污泥处理法以其效率高，效果出众而受到废水监测和治理工作者的欢迎，这种方法的原理以微生物作为载体，以此来对污染物进行分解处理的一种方法，对于NH3-N出水，活性污泥法工艺算是目前效果最好的一种。它既不像物理方法那样只处理表面悬浮物，也不像化学方法对水的本质改变不够彻底[4]。活性污泥法相较于传统的废水处理法，最大的优势在于它彻底根治了以前处理废水后无法直接进行重复使用的顽疾，在利用活性污泥法进行废水处理后，废水中的污染以及对环境造成的破坏会被彻底消除。通俗的说，活性污泥法可以从废水的根本性上解决问题，而这是此前的废水处理法所不具备的优势。

活性污泥法的原理是就是在废水中使用活性污泥，以此来处理污染物，所谓的活性污泥就是一种活性污泥凝絮体，当活性污泥凝絮体与空气发生接触后，经过一段时间，由于这种活性污泥凝絮体的微生物自身的好氧性，于是出现繁殖，最终在活性污泥凝絮体上会出现大量微生物群体栖息，而正是这些微生物群体，它们自身的吸附和氧化能力非常强大，因此能够将废水中的污染进行降解，而主要的是，活性污泥凝絮体按照时间和空间的分组位置，可以对其进行调控，也就是说微生物的生存环境并非一层不变而是是可调控的，这种可调控的溶解条件解决了工业废水中最让环保人员头疼的问题，也让废水的净化效果大大提高。

4、生物膜处理法

除了使用活性污泥法学来处理废水中的污染物，还有一种和其相近的方法，这种方法叫做生物膜处理法，这类方法的原理是借助微生物技术把微生物细胞进行填充材料，同时还要保证材料不会和微生物细胞之间产生发硬之类的状况。并且因为生物膜的材料具有的特殊性，时间一长，因为微生物的不断繁殖，生物膜就会形成膜状的生物污泥。

生物膜废水处理法和活性污泥处理法相比，投入使用的时间更长，而且这种方法已经得到了长期的市场发展和改良，现在的生物膜处理法已经从最初的生物滤池、转盘发展到新型流化床和生物反应器更为先进的处理方法，和活性污泥处理法比起来，生物膜处理法的应用体系更成熟，应用范围更宽泛，在不少工业废水的处理都有使用。

5、厌氧生物处理技术

厌氧生物处理技术和活性污泥处理法有相似之处，两者都是通过微生物来分解废水中的污染物，厌氧微生物处理技术将厌氧微生物当做主要载体，通过在厌氧环境中放置厌氧微生物并进行培养，这些微生物会将废水中的有机物分解成二氧化碳和甲烷之类的气体，达到净化水质的目的。由于厌氧生物处理技术有特殊的环境要求，这种技术一般在化粪池中才会使用，但随着该技术的逐渐成熟，近年来，厌氧生物处理技术也被应用到水利混合处理中。

（二）废水处理厂

废水处理厂作为废水处理中的重要体系之一，起着非常关键的环境维护和改良作用，但是，当前的废水处理厂面临着投入资源大，实际产能小，不便长期运作的问题，因此在小城镇中不愿意建造废水处理厂，大城市中废水处理厂面临拆除的状况。而要解决这种办法，笔者认为应当建立一套自动控制系统设计方法，运用废水自动控制处理系统来提升废水处理厂的效率。

1、WINCC组态

建造一座废水处理厂所需要的设备占地面积会比较大，而其运作系统所需要用到的信号种类也会相当多，且控制点十分零散，通常情况下是用继电器以及其他类型的控制开关对其展开控制工作，但是这样也带来了一个弊端，废水处理厂的设备故障率高，依靠这种方法就很难统一的对整个系统进行监督和管理。要想保证水质量还有生产效率，我们需要运用DCS方式来对自动控制处理系统的设备进行控制，实现实时的监督工作以及指令发布，让各个工序可以完全按照独立的工作状态运转起来。

整个自动系统的核心是以太网，以太网是系统设备连接的关键，在以太网的帮助下中央控制室便能对各个控制站展开远程控制工作，同时因为其系统特征，我们在控制运作方案上的选择并非唯一，通常来说，在实际控制中存在三种模式，这三种方式让整个系统中的各个工艺能够独立完成自身工作，并且进行数据信息之间的交换。除此之外，我们还要制作一套上位机监控系统，具体的方法是借助WINCC的帮助让中央控制室对搜集到的数据信息进行实时处理，从而得知各个设备的运行和故障等多方面的情况，并针对性的给出解决措施。自动控制处理系统需要放置足够多的页面，因为废水处理厂的工作量大，设备每日的工作情况和对废水的处理情况所反馈出的数据非常多，需要多个页面罗列出详细的数据信息，所有的页面需要按照WINCC的标准格式制作，这样才能便于掌握和操作，让工作人员更加快捷、更加效率的进行相关工作。

2、PLC控制系统

PLC是一个数据信息收集系统，是上位机监系统的关键组成部分，当按照上位机监控系统的信号对设备测试后，PLC控制系统可以对所有设备的数据信息进行搜集，然后在计算机的强大计算能力下，对数据进行处理，然后再上传给上位机监控系统。

要注意的是，如果发生故障，如电路短路、断路等，或者是系统超负载之类，这类情况出现时PCL控制系统的数据采集工作就会受到干扰，采集的数据会发生错乱，数值会出现超过预定值的状况，此时的PCL会给设备输送停止指令，命令其停止工作，上位机监控系统会接受到报警信号，PCL的传感器将按照搜集的数据信号产生转变，形成电流型号，并传入到SM331、SM332这两个模块中，在经过一系列的系统处理后便会变成0～27648的数字量。

3、数据通信

数据通信是自动控制系统中的核心部分，自动控制系统在光纤的帮助下实现对中央控制室和分室之间的连接。之后在客户机操作站的作用下，和光纤链路模块以及CP1613通信卡形成相应的连接，以此达成传递数据信息的目的。我们之前提过中央控制室控制各个控制室需要以太网，因此在总控机上我们需要安装上以太网卡，此外，下位机带也需要安装名为CP340的通信模块，在某些线路连接不便之处，我们能偶可以借助无线通信设备来进行通信。另外CP340通信模块最好进行初始化，以此确保上位机和下位机之间的通信做到畅通无阻。WINCC自身具有标签归档的特点，我们可以利用这个特点将PLC和上位工控机进行连接。并使用以太网让上位機的计算机系统与现场监控系统产生互通，加上之前安装的PLC通信模块，我们便建立起了一套完整的局域网，能对整个系统展开远程信号传输和控制。

四、结语

综上，随着城市化建设，社会发展，中国的工业化企业会越来越多，工业产业也会越来越发达，同时产生的生活污水和工业废水也会持续增加，而水污染的泛滥也会让人们的生活和健康问题遭受严重的影响。所以，相关领域要针对污水的治理措施不断总结出行之有效的方法，而相关部门也需要对现有废水处理厂的运营情况展开细致的分析，通过对废水处理系统的完善和废水处理工厂的管理加强，进一步提升对水资源的保护力度，让人们的用水安全性和生活质量得到长远的保障。

参考文献：

[1]纪舜君，吕晶，郑柳青 环境监测废水处理技术分析[J]化工管理，2018，12（5）38-38

[2]陈乐 污水处理中技术创新和节能降耗分析[J]化工设计通讯，2018（7）44-45

[3]马鹏飞 浅谈关于环保工程的污水处理问题分析[J]资源节约与环保，2018（3）15-16

[4]王翦 环境工程中污水处理技术的运用分析[J]农家参谋，2017（6）8-8