随着环境污染的日益严重，世界各个国家对环境保护的重视程度也在大幅度提高，其中，水资源的保护更是重中之重。城市的发展使用水的压力越来越大，追究用水压力的根本原因，是水的社会循环超出了水的自然循环可承载的范围。我国污水排放总量远远超过水环境容量，其中COD一项超出水环境容量三倍多。多家水环境研究机构认为，我国水环境COD承载率为740.9万吨，但全国第一次污染源调查发现，COD实际排放量为3028.96万吨，污染量远超水环境容量。污水处理能力不足已经是一个必须解决的问题。本文分析了传统污水处理模式与分散式污水处理模式的优劣，提出了以分散式污水处理系统替代现有的传统污水处理模式对城镇污水进行无害化处理，利用人文条件和自然条件，将整个城镇建设成一个有着无数污水处理单元的超级污水处理网络，实现真正的100%处理污水，不让一滴污水流到城镇以外。本文依据作者参与的实际工程，以唐山市丰南镇的污水处理系统为对象，对丰南镇分散式污水处理系统进行了应用设计与规划。详细说明了小型污水处理系统的工艺流程和施工方案，分析了污水排放实时监测技术在整个系统中的应用，提供了河道利用的具体方案。分散式污水处理比污水集中处理更灵活，不仅能减少并解决污水集中处理管网出现的渗漏的情况，减少能量损失，而且针对性强，能针对不同的水质进行处理；分散式污水处理占地面积小，基建和运行投资均较小，随着膜技术的运用和不断推广，使得出水水质更好。分散式污水处理模式的推广可以有效提高污水处理率和河流综合治理效率，改变我国目前污水处理能力不足的尴尬局面，提高水资源的利用率。