传统污水处理厂的运营模式已经无法满足当前城市快速发展的需求。目前,随着物联网、5G+、大数据、云计算、环保管家等新概念的提出,智慧污水厂应运而生,但如何利用新技术与污水处理厂深度融合,已成为亟待解决的重大课题之一。目前,我国智慧污水厂处于起步发展阶段,已取得一部分的成效,但与真正实现真正的智慧污水厂仍存在着较大差距,仍需要不断深入研究。传统污水处理厂在实际运行过程中,受到处理工艺、机械设备和处理技术等诸多因素影响,使得出水排放浓度具有不确定性。因此,有必要建立故障诊断及处置系统对污水系统进行控制和管理。本文先对污水处理厂的自动控制系统和自动监测系统进行设计,在此基础上,建立综合数据库和故障专家数据库,最后实现故障诊断及处置系统功能设计,旨在为提升污水处理厂的智慧化水平提供理论参考。论文主要工作如下:利用故障树分析法建立总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）、悬浮固体（SS）、化学需氧量（COD）出水超标的故障树模型,同时对参数逻辑关系进行分析,详细地阐述了污水工艺参数之间逻辑关系。从总体角度系统性地去控制和分析运行故障,该部分内容也作为故障诊断的排查依据来源。研究国内污水工程项目案例,根据污水处理厂的结构特性,并结合目前国内污水处理厂需求确定污水处理厂自动控制系统整体方案,确定5个PLC站点作为污水处理控制系统的设计控制项目,对系统结构、系统选择、系统设备及软件、系统通信方式与系统网络做出介绍。在污水处理厂的自动控制系统基础上,还需建立完善自动监测系统。借鉴国内污水处理厂的工程案例对污水处理厂的自动监测系统进行设计,根据自动监测系统的设计原则及需求对污水处理厂的监测项目、采样点设置、仪表放置点、仪表设备种类等内容进行设计。建立故障数据库系统,本文将污水故障数据库分为综合数据库和故障专家数据库,综合信息数据库主要储存各类仪表采集数据信息,包括水质指标数据表、实时进水监测数据表、实时出水监测数据表、日监测指标数据表、工艺段监测指标数据表、用户表;故障专家数据库主要储存工艺故障信息,包括影响因素、故障分析和解决措施根据系统设计原则以及设计需求的分析对接口进行设计,并针对污水处理厂运行管理的实际需求进行功能设计,功能包括故障诊断模块、数据库管理模块、智能运行操作模块、登录、系统管理、帮助、退出等模块。