节能已成为当今环境治理工程中的一个重要指标。对于污水的生物处理工程而言,二级生物处理单元是最大的耗能部分。为了能够更好的解决该单元的节能问题,有必要将影响二级生物处理效果与能耗的两个大的因素(微生物动力学与反应器流态)结合起来进行研究。本研究是从模拟整个生化反应器的角度将流动模型与微生物动力学联系起来,寻求一个能够比较准确地模拟复杂生化反应器物料平衡的工具,为节能提供基础。本研究对反应器仿真的工作思路如下:1、以一个复杂的系统是由多个简单系统组合而成的系统论思想为指导;2、利用数学计算专用软件MATLAB具有的强大数值计算功能,能够较为简单的求解各反应器模型的数值解,达到仿真的目的;3、利用在MATLAB基础上开发的附属仿真工具Simulink。它提供了一种图形化的交互环境,只需用鼠标拖动的方法直接从模块库中选取所需的模块就能迅速地建立起系统框图模型,甚至不需要编写一行代码,可以对动态系统进行建模、仿真和分析。因此利用Simulink使得整个仿真过程相当方便和直观且具有很强的可移植性,能够对多种复杂的系统通过组合的方法进行仿真模拟;4、考虑到反应器流动模型和物料平衡模型并不完全相同,其中流动模型是在非稳态、无反应条件下建立的,而物料平衡模型需是在稳态、反应条件来完成。需要分别建立两个相对应的仿真模块库。因此本研究从建立各简单反应器的流动模型仿真库入手,再将国际水质协会(IAWQ)提出的活性污泥1号模型(ASM1)引入各反应器来建立相对应的物料平衡仿真库,从而可以通过模块组合从反应器流动模型和微生物动力学两个方面来完成对一个复杂反应器的物料平衡仿真。在实际操作中,首先是根据示踪剂测定的停留时间分布曲线确定适合的反应器流动模型组合,其次将该流动模型组合替换成相对应的物料平衡模型组合,这样就可以模拟该复杂反应器的物料平衡效果。在已建立的反应器流动模型库包括了理想的流动模型:连续流完全混合反应器(CSTR)、理想推流反应器(PFR);和一个常用的模拟实际反应器的非理想反应器模型:轴向离散模型;并讨论了各反应器在串联和回流情况下的状况,也就是涉及了串联模型和回流模型。在此基础上,引入活性污泥1号模型来建立相对应的物料平衡模型库。最后,组合流动模型的子模块对课题组先前开发的具有单池脱氮除磷功能的<WP=5>新型一体化氧化沟(MIOD)进行了流动模型仿真,并与用示踪法测得的实际RTD曲线进行比较,评价仿真技术和效果。然后依照取得良好仿真效果的流动模型建立相应的物料平衡模型,以COD为目标物来完成整个反应器的物料平衡模拟,并用实测值评估仿真效果。