数值模拟是研究污水生物处理这一复杂生化过程并其进行优化、控制的有效手段。本研究针对近年来出现的城市污水处理厂活性污泥和生物膜复合工艺(Integrated fixed film activated sludge,IFAS),在国际水协会ASM1模型(Activated Sludge Model No.1)及欧盟城市污水处理厂活性污泥系统模拟基准BSM1(Benchmark Simulation Model No.1)的基础上,首先,分别建立修正的ASM1模型、生物膜模型及活性污泥和生物膜复合模型;然后,利用VB6.0编写模拟程序,并对模型参数进行灵敏度分析;最后,对西安市第五污水处理厂复合工艺沿承各污染指标进行测定,并对复合工艺进行数值模拟。主要结论如下:(1)建立了可同时模拟碳氧化、脱氮、除磷的修正ASM1模型,以及与ASM1中微生物生长过程速率方程结构形式相同、物理意义明确的生物膜模型,然后对修正的ASM1模型和生物膜模型的组分转化关系进行解析,将生物膜模型与修正的ASM1有机的结合,形成了活性污泥和生物膜复合模型,模型采用矩形式表达,转化关系清晰。(2)利用VB6.0编写了相应的模拟软件,对模型参数进行了灵敏度分析,为模型的校准提供了依据。(3)以西安市第五污水处理厂复合工艺为对象,对其碳、氮、磷的去除进行模拟,结果表明该模型可以较好地反映出水各污染指标的变化规律,说明该模型对处理系统优化具有参考作用。(4)通过对进水流量、填料投加率、填料区的位置进行模拟,发现在现有条件下,西安市第五污水处理厂复合工艺并未处于最优状态,填料区对硝化的贡献仅为2.1%。依据模拟结果,将填料区前移,适当提高进水流量和填料的投加率均可提高生物膜的效能。(5)通过对不同污泥龄下,加填料和不加填料时的出水COD、氨氮、总氮及系统中的异养菌和自养菌浓度进行模拟,发现填料加在好氧区首端、且填料投加率较高时,复合系统能有效减缓污泥龄对硝化菌浓度的影响。依据模拟结果,在合理设置填料区、并保证聚磷菌正常生长的前提下,可适当缩短污泥龄,使得系统除磷能力得到提升,从而减少或者避免除磷药剂投加,降低处理成本。