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济南水质净化二厂是中国光大水务投资有限公司在济南以TOT模式运营的大型污水处理厂,采用双沟交替式DE型氧化沟工艺,具有一定的脱氮除磷能力,处理出水达到国家二级排放标准,并且除总氮外的各项指标基本达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级B标准。但是,由于配合南水北调工作,小清河沿岸的污水排放标准将不断提高,济南水质净化二厂的出水水质标准也将进一步提高,要达到一级A排放标准。针对以上问题,通过调查污水处理厂的设备运行、进水水质、水量、出水水质、活性污泥降解性能等情况,全面评估污水处理厂目前运行状况。根据调查的工艺运行参数,在不增加任何基础设施或不扩建生物池的情况下,利用Hydromantis公司开发的活性污泥2号模型ASM2D计算机模拟软件GPS-X,为济南市水质净化二厂目前的处理工艺建立了一套活性污泥模型。为了提高污水处理厂脱氮除磷功能,使其能够满足一级A排放标准,将DE氧化沟工艺进行升级改造。本文主要考虑三种工艺——A2/O工艺、MLE工艺和4段Bardenpho工艺的改造研究,并通过数学模型对3种工艺的运行情况进行了模拟分析,考虑了不同的温度条件10℃、20℃、30℃,不同进水量等12种运行工况。模拟结果表明：(1)在污水厂现有的进水水量和进水水质情况下,不改变原有的生物池设施,仅改变处理工艺或运行模式,出水水质不能完全满足一级A的排放标准。所有工艺模拟方案条件中,TP的去除均不能满足一级A或一级B的排放标准。(2)济南水质净化二厂如果采用传统的A2/O或MLE工艺运行模式,在进水水量较为平均的情况下,出水水质除TP外均能满足一级A排放标准；SS、TN的去除受进水水量影响,波动较大。4段Bardenpho工艺仅在高温条件下,出水水质除TP外能达标排放。(3)影响济南水质净化二厂不能达标的关键因素是TP去除率低。本研究将为济南水质净化二厂远期的工艺升级和改造方案提供技术依据,经过工艺优化,通过模型模拟,使污水厂的出水水质满足新的排放标准,或降低运行费用,或增加处理水量。