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本课题利用Biowin软件对北京市郊区采用MBR和ICEAS工艺的两个污水处理厂分别构建了工艺模拟模型，按照冬季和夏季两种温度条件进行了污水水质特性分析、模型参数校正、模型验证和工艺优化等研究工作。对MBR污水处理工艺进水水质特性分析得出：冬季时进水中CODtot=274.58mg/L，其中SI=27.00mg/L，SA=7.85mg/L，SF=85.37mg/L，XS=111.89mg/L，XI=42.89mg/L，换算成Biowin软件应用时所需的组分比例：Fbs=0.3391，Fus=0.0982，Fup=0.1560，Fac=0.0780，Fxsp=0.50；经过多次模拟校正，确定模型中参数为：AOB（氨氧化细菌）最大比生长速率的温度敏感系数由1.072调整为1.110，MBR反应器中截留胶体百分比和截留固体百分比由100%调整为99.75%，此时模拟结果与实际出水水质较为一致。夏季进水中CODtot=393.00mg/，其中SI=32.40mg/L，SA=28.97mg/L，SF=105.30mg/L，XS=149.44mg/L，XI=76.89mg/L，换算成Biowin软件应用时所需的组分比例：Fbs=0.3416，Fus=0.0824，Fup=0.1956，Fac=0.1998，Fxsp=0.50。多次模拟校正之后，确定模型中参数为：AOB（氨氧化细菌）最大比生长速率的温度敏感系数由1.072调整为1.000，MBR反应器中截留胶体百分比和截留固体百分比分别由100%分别调整为99.75%、99.80%，剩余污泥的排放量为100m3/d，模拟结果较好的反应实际出水水质。针对出水中氮、磷达不到GB18918-2002一级A标准的问题，利用BioWin软件从调整运行参数、改变工艺流程及改造池体尺寸三个方面对现有工艺进行了模拟优化，经过模拟计算，减小好氧池体积是提高TN、TP去除效果的可行方法，厌氧池、缺氧池及好氧池尺寸（L B H）由4.5m11.9m6m、5.0m11.9m6m、22.5m11.9m6m分别调整为7m11.9m6m、7m11.9m6m、18m11.9m6m，好氧池DO=1mg/L，MBR膜池DO=5mg/L，缺氧池到厌氧池、好氧池到缺氧池、MBR膜池到好氧池中的回流比分别为200%、200%、300%，每个系列剩余污泥排放量为120m3/d时出水水质可以达到一级A标准的要求。如果将缺氧池置于厌氧池前端，在各运行参数保持不变的前提下，也能够满足一级A的标排要求，该方案能省却一条回流，更具节能优势。对ICEAS污水处理工艺进水水质特性分析得出：冬季时进水中CODtot=270.43mg/L，其中SI=25.65mg/L，SA=16.96mg/L，SF=82.89mg/L，XS=98.45mg/L，XI=46.48mg/L；根据模拟软件需要换算得：Fbs=0.3507，Fus=0.0627，Fup=0.1718，Fac=0.1572，Fxsp=0.50。在多次模拟校正之后，将模型中AOB（氨氧化细菌）、聚磷菌（PAOs）、ANAMMOX（厌氧氨氧化细菌）的最大比生长速率的温度敏感系数由1.072、0.95、1.10分别调整为1.110、1.02、1.05，即可得到较好的模拟结果。夏季进水中CODtot=346.07mg/，其中SI=31.20mg/L，SA=24.38mg/L，SF=74.75mg/L，XS=180.04mg/L，XI=35.70mg/L；根据模拟软件需要换算得：Fbs=0.2864，Fus=0.0902，Fup=0.1032，Fac=0.2276，Fxsp=0.50。之后经过多次模拟校正，确定将模型中的普通异养菌（OHOs）和聚磷菌（PAOs）的最大比生长速率的温度敏感系数由1.072、0.95分别调整为1.04和1.02，模拟结果较好。针对该处理工艺出水水质达不到GB18918-2002一级B标准的问题，从调整工艺运行参数和改变工艺流程两个方面提出改造方案，经过模拟计算确定，在预反应区前端增加一个生物选择池，将ICEAS改为CASS工艺后采用全周期进水的运行方式，各反应池池体宽度和深度保持不变，只在长度上进行调整，生物选择池、预反应区和主反应区的尺寸（LB H）分别为2.0m12.5m5.4m、3.8m12.5m5.4m、33.0m12.5m5.4m，主反应区曝气时DO=1.5mg/L，主反应区到进水始端污泥回流比为0.2Q，每天剩余污泥排放3次，此时出水水质可以达到一级B标准的要求。