给排水设计涉及多方面原则和模型，旨在确保水循环与处理过程的有效性与安全性。首要原则之一是物料平衡模型，具体指生化池中进来的污染物量，应等同于向大气、出水与固体废弃物中释放的污染物量。例如，回流污泥的计算公式为 RQXw=(Q+RQ)X，表明进水总磷等于污泥与出水总磷之和。

冗余备份模型确保系统稳定性，如沉砂池设置两座，并以1:1备份数量运行设备，以应对可能的故障或维修需求。

抗冲击负荷模型考虑生化池的停留时间，通常在10~23小时，以有效抵御进水污染物波动。

最佳流速模型旨在通过管网和泵站达到最低造价的流速，同时确保最优污泥浓度2.5~4.5mg/L，以维持生化池和二沉池的最低造价。

传统污水处理厂的优化设计考虑了生化池和沉淀池的总容积，其中生化池容积与污泥龄相关，而污泥龄与处理程度和污泥浓度正相关。由于高污泥浓度增加二沉池容积（表面固体负荷），最优污泥浓度被定为6g/L。

奥卡姆剃刀模型主张选择流程最短、管理最佳的工艺，如FMBR，以实现达到准IV出水水质的目标。

给排水设计作为应用学科，强调经验的积累与应用，当计算依据不足时，参考类似案例进行决策，也能达到预期目标。

目标-模型选择-试验参数修正-设计运行评价，构成行动模型，确保设计过程从目标出发，经过模型验证，调整试验参数，最终实现设计与运行的优化评价。