我国污水处理厂的建设和发展已有八十多年的历史，污水处理厂从无到有，从小到大， 尤其是近二十年来有了突飞猛进的发展。但我国现有的采用活性污泥工艺的污水处理厂和其 它处理设施，有相当数量的不能正常稳定运行，这基本上是由于控制、管理等方面的原因造 成的。随着我国城市污水排放量的日益增加，国家必须投入大量的资金进行处理，以满足水 环境和水资源保护的需要。研究和开发活性污泥数学模型和污水处理厂计算机应用软件，对 提高我国污水处理设施运行效率和现代化水平具有深刻的现实意义和广阔的应用前景。 活性污泥工艺数学模型以经典的微生物生长动力学模型为基础，经历了从传统数学模式 到动态模型的发展过程，本论文重点阐述了针对曝气池的传统模型、Andrews模型、WRc 模型、主流模型IWAs系列模型、生物除磷模型的进展情况，及动态模型的改进和目前存在 的一些非机理模型。此外本论文还探讨了沉淀池模型的建模基础，及一些学者采用的模拟求 解方法。 根据污水处理厂各处理构筑物的特性进行合理的模型概化，建立污水处理厂活性污泥工 艺数学模型。本论文以ASM2d和ASM3模型为基础，通过合理地假定和系统分割，建立了 生物反应过程脱氮除磷去除有机物的机理模型，探讨污水中的常规监测数据与模型组分间的 关系，为二者在模拟过程中的相互转化提供依据。采用等距离和固定横截面积的一维层模型 对二沉池进行建模。 基于对活性污泥系统的建模，采用面向对象的软件工程方法，侧重于面向对象的分析和 设计，以Microsoft(R)的Visual Basic软件作为开发平台，利用对象的方式调用MATLAB(R)软 件编制的模块对其计算功能进行扩充，成功实现了污水处理厂模拟与控制软件的各项功能。 该软件可对多种活性污泥工艺进行过程模拟，采用默认的模型参数和多级完全混合反应 器串联的方法，实现推流式工艺、多点进水工艺、吸附再生工艺、前置反硝化工艺、Bardenpho 工艺及生物除磷工艺等活性污泥工艺曝气池的过程模拟，并对各工艺运行的主要影响因素， 如污泥龄、污泥回流比、内回流比及缺氧好氧比例等对过程的影响进行模拟和探讨。二沉池 的模拟以前置反硝化工艺为例，采用经转化的曝气池出水作为二沉池的进水，模拟预测二沉 池出水和底流中SS的浓度及SS在二沉池中的浓度分布。 在采用上述软件进行实例工艺的过程模拟时，首先需对模型参数进行校核。针对生物反 应过程模型动力学参数和化学计量学系数进行灵敏度分析，提出并采用改进的灵敏度分析方 法确定各参数对过程的影响程度，为模型校核和应用提供理论依据。对某实际污水处理厂的 活性污泥工艺进行过程模拟，根据模拟结果和实际测定数据的误差，调整了反应动力学参数 和二沉池模型的参数，以获得较为满意的模拟结果。 活性污泥工艺过程模拟的最终目的是实现该系统的优化与控制。本论文探讨了活性污泥 系统包括一级处理系统、曝气池、回流污泥、污泥消化、污泥脱水等子系统的控制问题。采 用遗传算法对模型的动力学参数进行优化，以减小某实际污水处理厂模拟值与实测值间的误 差，并以该污水处理厂水温是否高于12℃为界，以满足新的《城镇污水处理厂污染物排放 标准》和污染物排放总量控制为目标进行运行工艺参数优化。在现有工艺经运行参数优化仍 不达标的情况下，采用Hybrid工艺进行改造，并对此工艺进行过程模拟。 关键词：活性污泥模型 曝气池 沉淀池 软件开发 面向对象技术 过程模拟 灵敏度分析 参数校核 优化控制 遗传算法