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膜生物反应器(MBR)是一种高效的污水处理与再生工艺,制约其大面积推广应用的关键问题是其运行能耗偏高。本论文结合已运行的采用MBR工艺的分散式污水处理工程,采用Biowin软件建立了AAO-MBR污水处理工艺模拟模型,得出决策变量与主要出水水质参数的函数关系,建立出水水质达标、总建设成本、总运行成本的多目标优化模型,提出优化运行策略,降低污泥回流量,调整曝气策略,实现用于分散式污水处理MBR工艺的整体优化。本研究在工程现场开展了连续采样和监测,获得进出水水质、水量的时变化数据,并结合该污水处理工程的建设及运行资料,采用Biowin软件建立MBR工艺模拟模型,采用灵敏度分析方法筛选对模拟结果有显著影响的反应动力学参数和化学计量学系数。选用现场测试的进水水量及水质指标作为工艺模拟模型的输入,调整模型的反应动力学参数和化学计量学系数,使模型模拟出水COD、氨氮、总氮及总磷浓度与实测值达到较高的吻合度,平均偏差分别为4.15mg/L、0.72mg/L、4.05mg/L、0.34mg/L。采用实测数据对校正后模型的输入值进行动态模拟,以评估校正后模型与该污水处理工程的吻合度,结果表明模型对于COD、氨氮、总氮及总磷去除的模拟可信度较高,模拟输出值与实测值的平均偏差分别为3.92mg/L、0.87mg/L、1.84mg/L及0.25mg/L。基于Biowin模拟模型,确定了对MBR出水水质、建设成本、运行成本有显著影响的决策变量,利用响应曲面法中心组合设计的方法,建立了决策变量与出水水质参数COD、氨氮、总磷的函数关系,结果显示回归方程拟合较好,模型显著。采用类电磁机制算法求出了MBR工艺在满足出水水质达标情况下,使总体水质最优、总运行成本最低、总建设费用最低的最优解集。针对本研究的三个优化目标,采用多目标优化法对各目标间相互影响机制进行分析,通过各个目标之间权重的设定,最终实现综合优化。通过分析得出的有效解的决策变量分布,得出该工艺在实际运行中可选择各决策变量的典型取值进行优化。