随着城市污水排放标准的提高,许多已建的污水处理厂由于当初设计时并未考虑氮磷的去除,因此,污水处理厂的升级改造势在必行。本课题以邯郸市某污水处理厂为研究对象,通过对该厂的实际运行效果分析,主要指标SS、BOD、COD、TP均能达到一级B标准,但总氮和氨氮存在不达标问题。结合脱氮基本理论,对影响脱氮效果的主要因素如进水水质(有机碳浓度和种类)、溶解氧、碱度和pH、水力停留时间和污泥特性(污泥浓度、污泥龄和污泥回流比)进行现场监测,结果表明,碳源充足,碱度和pH适宜,污泥浓度过高和溶解氧含量较低是影响脱氮效果的主要因素。在ASM Bio-P模型的基础上,考虑自养菌和聚磷菌对水解过程的作用、有机碳源对硝化菌生长所产生的影响和回流污泥中硝酸盐对聚磷菌PHA储存的抑制作用,同时把温度的变化对生物反应过程的影响嵌入模型中,建立改进型ASM Bio-P模型。利用Matlab对氧化沟工艺进行编程求解,模拟结果表明,实测值和模拟值基本吻合,COD、TN、NH3-N和TP的相对误差平均值分别为11.21%、8.01%、7.48%和69.22%。为了提高该厂的脱氮功能,利用数学模拟程序对该厂进行优化运行研究。结果表明,夏季最佳运行工况为好氧区体积与缺氧区体积之比rV为3:1,好氧区的溶解氧浓度SDO为1mg/L,污泥龄SRT为15d,污泥回流比R为100%;冬季最佳运行工况为好氧区体积与缺氧区体积之比rV为3:1,好氧区的溶解氧浓度SDO为3mg/L,污泥龄SRT为20d,污泥回流比R为50%,出水水质基本满足排放标准的要求。在此基础上,建议该污水处理厂应提高好氧区域的体积,把好氧区体积与缺氧区体积之比控制在3:1左右;提高好氧区的溶解氧浓度,夏季控制在1mg/L ,冬季控制在3mg/L;夏季适当降低污泥龄,控制在15d,冬季适当提高污泥龄,控制在20d;冬季应降低污泥回流比,控制在50%。