目前,国内大部分污水处理厂的运行管理中,常常依靠管理者的个人经验来调整工艺运行参数,即称为经验控制。但是随着经济的快速发展,污水厂进水水质特征波动范围较大,出水的水质状况往往无法稳定达标,很多污水处理厂亟需提标改造。专家诊断系统能够高效诊断并解决污水处理过程中的运行故障,确保污水处理厂的达标稳定运行。建立工艺模型能实现污水处理厂运行管理的定量性诊断及智能化控制,从而提供一个动态的,准确的适合功能性微生物生长的工艺参数和环境条件显得十分有必要。本次研究将“智能化诊断与优化系统”应用于杭州市某污水处理厂进行智能化诊断,分析该厂运行过程中可能存在的问题以及提供解决水质故障的方案。该软件利用在杭州某污水处理厂历史监测数据对该污水厂的运行工况及存在的问题进行智能化诊断,反映污水处理过程存在的问题。诊断结果表明该厂在运行过程中存在冬季总氮难以稳定达标问题,并经过该软件诊断分析筛选出运行故障存在的主要原因是碳源投加量、溶解氧浓度、混合液回流比以及污泥停留时间等工艺参数静态设置不合理以及反硝化细菌数量较少等问题,导致污水厂运行过程中出现难以稳定达标以及冬季总氮不达标的问题。建立基于全耦合活性污泥3号机理模型(FCASM3,Fully coupled activated sludge model 3)的A+A2/O工艺模型,经过模型参数的确认及灵敏度分析,完成工艺模型的校验工作,并对该污水厂的运行工况进行多次数值模拟得到最佳运行工况,以便提高该厂污染物去除能力,解决日常运行中难以稳定达标以及冬季总氮不达标的问题。模拟结果表明,在常温条件下,当A+A2/O系统的好氧池溶解氧浓度、污泥停留时间和混合液回流比分别控制在1.Omg/L,15 d以及2.5时,可以满足污水处理厂既能达标排放又能节约运行成本的目的;在低温条件下,A+A2/O工艺系统最佳运行工况是溶解氧浓度、污泥停留时间和混合液回流比分别控制在4.0 mg/L,15 d以及2.5。该工况在满足该污水厂冬季出水TN浓度稳定达标(10 mg/L)条件下,同时保证运行成本最低且好氧池出水COD和P043--P浓度较低。模拟结果表明,好氧池TN出水浓度下降了 2.72 mg/L,脱氮效率提高了 23.94%。同时,通过建立的工艺模型对缺氧池中碳源的不同投加量进行数值模拟,筛选出最佳的碳源投加量,其模拟表明,当乙酸钠溶液投加的COD浓度120000mg/L时,系统脱氮除磷性能最强,并节约碳源投加成本。最后,通过FCASM3工艺模型对该污水厂优化前后的前置工艺条件进行模拟结果对比,以期获得最佳的工艺条件。模拟结果表明,在优化后的前置工艺运行条件下,系统的有机物、氮、磷的处理效果明显提高,尤其是好氧池TN出水浓度下降了 5.632 mg/L。