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随着我国对环境保护问题越来越重视,环保基础设施的建设投资力度不断加大,污水厂的普及率显著提高。但这些水厂大多分散管理,缺少科学的运行诊断系统,遇到水质冲击也没有必要的实时监测和分析技术。哈尔滨松花江流域的水厂就面临着随时可能提高水质标准、缺少集群管理的软件平台、随着生活方式转变而导致的低C/N等问题。所以本文针对以上问题,基于ASM3模型建立了一个针对CASS工艺的能够准确快速预测和分析污染物削减量的扩展E-ASM3数学模型。然后借助此模型和正交试验法结合能耗分析共同确定CASS工艺处理低C/N废水的污染物最优削减工况点。本文基于ASM3模型,引入SMP、EPS的概念,加入新组分SSMP(包含SUAP和SBAP)、XEPS,新反应过程SSMP的贮存等;动力学表达式依照“同时贮存与生长”理论引入参数f STO来控制基质用于贮存的比例,引入开关函数+来反映基质何时进入匮乏期;针对CASS工艺建立了两段式的物料守恒。建立扩展E-ASM3模型,并借助MATLAB/Simulink模块化工具搭建了可视化模拟程序。建立的模型经过灵敏度分析,针对出水水质影响较大的参数YSTO.O、b H.O、YSTO.H.O、b A.O、μA、YA、k BAP.O、k H.EPS、f EPS.STO进行了调整,使其静态模拟实验室小试装置出水平均误差为0.57%。在考虑了温度修正后,对水厂实测出水COD、NH3-N和TN进行稳态模拟,结果平均误差分别为7.4%、29.05%和11.02%,除去部分离散值,模拟值基本趋势符合水厂实测值。通过模型模拟四个工艺参数对CASS工艺在处理低C/N废水时的影响。结果显示,COD和氨氮的去除率都随充水比的增加有所降低,曝气时间在大于等于3h后对出水影响不大,污泥回流比对氨氮去除率影响较大,出水SMP浓度规律与COD相关,而EPS则与SMP相反。正交试验极差分析结果显示充水比对于不同C/N废水和不同出水指标λ=0.25都是最优条件;曝气时间从经济角度考虑3 h(空1)出水仍可效果良好;回流比和反应区比例对于COD的去除率分别选择50%和5:30为最优,而对于其他出水指标100%和7:28为最优。结合能耗分析和模拟规律最终确定综合最优点为充水比0.25、曝气时间3 h(空1)、污泥回流比为75%、反应区比例为1:7:28,并提出针对性的优化建议。