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BioWin模型在污水处理厂工艺模拟及碳源优化中的应用

目录

一、文档综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

背景介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1污水处理厂现状分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.2BioWin模型应用概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

研究目的与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.1工艺模拟的重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

2.2碳源优化的必要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

2.3研究的意义和价值．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

二、BioWin模型概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

BioWin模型基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

1.1模型构建思路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

1.2模型主要组成部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

BioWin模型功能特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

2.1工艺模拟功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

2.2碳源优化功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

2.3数据分析与可视化功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

三、BioWin模型在污水处理厂工艺模拟中的应用．．．．．．．．．．．．．．．36

污水处理厂工艺现状分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

工艺模拟流程设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

模拟结果分析与评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

模拟优化措施的实施与应用效果预测．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

四、BioWin模型在碳源优化中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

五、BioWin模型的运行与管理支持分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

一、文档综述

随着污水处理行业对节能降耗和碳减排要求的不断提高，基于机理的数学模型已成为优化污水处理厂（WWTP）运行性能的重要工具。BioWin模型作为一种广泛应用于污水处理工艺动态模拟的软件平台，凭借其对生物反应过程、化学沉淀及水力特性的精准描述，在工艺设计、运行调控及碳源优化等领域展现出显著优势。本文档旨在系统梳理BioWin模型在污水处理厂工艺模拟及碳源优化中的应用现状、技术方法及实践效果，为相关领域的工程技术人员和研究人员提供理论参考与技术指导。

当前，BioWin模型的应用已覆盖活性污泥法、厌氧消化、脱氮除磷等多种工艺场景。通过构建与实际运行参数高度匹配的虚拟模型，可实现对污水处理厂各单元（如曝气池、二沉池、厌氧/缺氧区等）的动态模拟，预测污染物（COD、氨氮、总氮、总磷等）的去除效率，并识别工艺运行中的瓶颈问题。特别是在碳源优化方面，BioWin模型能够通过模拟不同碳源类型（如甲醇、乙酸钠、污水内碳源等）的投加量、投加点及时序对脱氮除磷效果的影响，为精确控制碳源投加策略、降低外加碳源成本及减少碳排放提供科学依据。

为更直观地展示BioWin模型的主要功能及应用方向，本部分通过【表】归纳了其在污水处理厂工艺模拟及碳源优化中的典型应用场景与核心目标。

?【表】BioWin模型在污水处理厂中的典型应用场景与核心目标

应用方向

具体场景

核心目标

工艺性能模拟

活性污泥系统动态模拟

预测污染物去除效率，优化水力停留时间（HRT）与污泥龄（SRT）

脱氮除磷工艺优化

分析DO、ORP等关键参数对脱氮除磷效果的影响

碳源优化

外加碳源类型与投量筛选

确定最佳碳源种类及经济投加量，降低运行成本

碳源投加点及时序优化

提高碳源利用率，避免过度投加导致的污泥膨胀问题

运行故障诊断

污泥膨胀、泡沫异常等问题模拟

识别故障根源，提出调控方案

碳排放评估

不