摘要：污水处理模拟软件是现代污水处理厂设计、优化、故障诊断和人员培训的强大工具。它们基于活性污泥模型等理论，通过数学模型对复杂的生化反应和物理过程进行动态模拟。

污水处理模拟软件是现代污水处理厂设计、优化、故障诊断和人员培训的强大工具。它们基于活性污泥模型等理论，通过数学模型对复杂的生化反应和物理过程进行动态模拟。

以下是对主流污水处理模拟软件的种类、详细介绍及优缺点的全面梳理。

一、 软件种类概览

目前市场上的污水处理模拟软件可以根据其核心功能、集成度和应用领域分为以下几大类：

1. 通用型综合模拟平台：功能最强大，覆盖水、废水、污泥处理全流程，包含多种单元操作和模型库。

2. 活性污泥模型专用软件：专注于活性污泥工艺（如A2O, SBR, MBR等）的模拟，界面相对简化。

3. CFD与过程模拟耦合软件：将计算流体动力学与生物化学反应模型结合，用于反应器流态优化。

4. 基于云的简化工具：新兴的、更易于上手的在线模拟或简化软件。

二、 主流软件详细介绍及优缺点

1. 通用型综合模拟平台

这类软件是行业内的“黄金标准”，功能全面但学习曲线陡峭。

（1） WEST® (DHI Group)

介绍：基于MATLAB/Simulink环境开发，是世界上最著名的污水处理模拟软件之一。它采用图形化建模方式，用户可以通过拖放单元过程块来构建整个厂区的模型。它支持包括ASM1, ASM2d, ASM3在内的多种活性污泥模型，以及厌氧消化模型等。

优点：

高度灵活和可定制：开放的Simulink架构允许用户自定义模型和控制器。

模型库极其丰富：涵盖从预处理到污泥处理的几乎所有单元过程。

强大的校准和优化工具：提供先进的参数估计和不确定性分析功能。

与MIKE系列水力模型耦合：易于与下水道系统、河流模型进行集成模拟。

缺点：

学习曲线非常陡峭：需要用户具备较强的数学模型和Simulink基础。

成本高昂：软件许可证和培训费用昂贵。

对计算机性能要求较高：复杂模型的模拟计算时间较长。

（2） GPS-X (Hydromantis)

介绍：另一款顶级的综合性污水处理模拟软件，拥有超过30年的开发历史。它提供从预处理到深度处理的全流程模型，并内置了强大的场景管理、参数校准和动态模拟功能。

优点：

用户界面相对友好：相比于WEST，其界面更集成化，易于初学者上手。

模型成熟可靠：经过大量实际工程案例验证，可靠性高。

内置高级功能：如控制器设计、节能优化、碳足迹计算等。

出色的技术支持与培训：Hydromantis提供非常全面的培训课程和技术支持。

缺点：

价格昂贵：与WEST处于同一价格级别。

自定义功能不如WEST灵活：虽然功能强大，但底层模型的修改不如在Simulink中自由。

2. 活性污泥模型专用软件

（1） BioWin (EnviroSim Associates)

介绍：BioWin以其高度集成和简化的“整个厂”模型而闻名。它将活性污泥模型、厌氧消化模型和物化模型无缝整合在一个平台内，无需用户在单元过程间手动传递数据。它的模型被认为是目前最全面的综合性模型之一。

优点：

高度集成和自动化：“一键式”模拟整个污水厂，包括水线和泥线。

模型精度高：其综合模型能够非常准确地预测氮、磷的去除以及污泥处理过程。

用户界面直观：特别适合污水处理厂的工程师和操作人员使用，学习曲线相对平缓。

强大的情景分析能力：易于进行“如果-那么”分析，用于工艺优化和扩容改造。

缺点：

“黑箱”程度较高：为了追求易用性，其底层模型的细节对用户不够透明，自定义能力有限。

价格较高：虽然是专用软件，但价格依然不菲。

（2） SUMO (Dynamita)

介绍：SUMO是一个相对较新的活性污泥模型系列，以其新颖的模型概念和用户友好的界面受到关注。它特别强调对新兴工艺（如好氧颗粒污泥、主流厌氧氨氧化等）的模拟能力。

优点：

模型新颖：包含了一些最新研究成果，如多种类型的丝状菌模型，能更好地模拟污泥膨胀。

界面现代化且易用：软件设计简洁，参数设置逻辑清晰。

求解速度快：计算引擎效率高，能快速完成动态模拟。

对新兴技术支持好：对ANAMMOX、好氧颗粒污泥等有较好的模拟能力。

缺点：

市场占有率相对较低：用户社区和案例库不如老牌软件丰富。

模型认可度仍在提升：相较于ASM系列，其独创模型的普适性仍需更多实践验证。

3. CFD与过程模拟耦合软件

（1） OpenFOAM + 自定义模型

介绍：OpenFOAM是一个开源的CFD软件包。研究人员和工程师可以在其基础上开发耦合了生物化学反应（如ASM模型）的求解器，用于模拟反应器内的流体流动、传质和反应过程的相互作用。

优点：

能力极强：可以揭示反应器内部的细节，如死区、短流、氧传递效率等。

完全免费和开源：没有许可证费用。

无限可定制：可以根据具体需求开发任何物理化学模型。

缺点：

技术门槛极高：需要同时精通CFD、编程和污水处理工艺。

计算成本巨大：需要高性能计算集群，模拟一个案例可能需要数天甚至数周。

非商业化产品：需要用户自己负责模型开发、验证和维护。

4. 基于云的简化工具

（1） SIMBA (ifak)

介绍：SIMBA是基于 .NET 平台的新一代模拟软件，它既提供了本地安装版本，也逐步向云端服务发展。它试图在强大功能和易用性之间取得平衡。

优点：

界面现代化：基于最新技术开发的用户界面，体验良好。

模块化设计：清晰的模块结构，便于理解和管理。

与自动化技术结合紧密：ifak本身是自动化公司，其软件易于与PLC、SCADA系统集成，用于实时过程控制和数字孪生。

缺点：

市场影响力小于GPS-X和WEST。

高级功能和应用案例相对较少。

三、 总结与选择建议

四、如何选择？

1、项目目标

学术研究/模型开发：首选 WEST 或 OpenFOAM，因为它们提供了最大的灵活性。

工程设计与评估：GPS-X和 WEST是行业标准，功能全面。

污水处理厂日常优化与故障诊断：BioWin和 SUMO是更佳选择，因为它们更易于学习和使用。

反应器流态优化：需要考虑 CFD工具，但这通常是专业领域。

2. 预算

商业软件都非常昂贵，需要考虑许可证费用和年度维护费。开源软件免费但人力成本高。

3. 用户专业知识

团队中是否有具备数学模型、编程和高级污水处理知识的成员？如果没有，应从 BioWin或 GPS-X开始。

4. 技术支持

对于商业项目，可靠的技术支持至关重要。Hydromantis (GPS-X)和 EnviroSim (BioWin)都以出色的技术支持著称。

总而言之，没有“最好”的软件，只有“最合适”的软件。在选择前，最好能申请试用版进行实际操作，以判断其是否符合团队的需求和工作习惯。

来源：污水处理技术服务一点号