活性污泥法具有处理效率高、运行费用低的优点,是城市污水厂使用最多的工艺,但是活性污泥法的设计运行水平还非常依赖于经验.该课题研究的目的在于建立准确易用的活性污泥机理数学模型,用理论指导实践,减少对经验的依赖.数学模型可以全面模拟活性污泥工艺的运行状况,是污水厂设计运行的辅助工具.文中首先阐述了国内外活性污泥模型的发展与应用现状,逐一介绍了比较有影响力的机理模型、稳态模型和动态模型,并在国际水质协会活性污泥系列模型(ASM)的基础上,用Visual Basic程序设计语言编制了ASM1,以此作为后续开发的平台.其次,基于固体通量理论和一维沉淀池的各层的物料平衡,提出了澄清-浓缩过程动力学模型.并利用Visual Basic编程工具自行开发了SCM(Secondary Clarifiers Model)模型,此模型能有效的模拟污泥在沉淀池不同深度的浓度值、出水中的悬浮固体浓度和底流污泥浓度.并以第三方的试验数据进行模拟比较,模拟结果显示:底流污泥值的平均误差4.94％;污泥量模拟平均误差为9.27％;出水值模拟平均误差为12.58％.并对SCM模型中的各个参数进行灵敏度分析,表明二沉池模型中各个参数对于出水,回流污泥浓度和污泥分配的影响.再次,活性污泥综合模型(EASM1)是将ASM1和SCM相结合.综合模型一共有17个组分,9个反应过程,共有22个参数,其中5个是化学计量学参数,14个是反应动力学参数和3个二沉池参数.对22个参数灵敏度分析表明,二沉池参数对于综合模型的灵敏度较大,其他的动力学参数相对较小,所以精确二沉池参数对于综合模型模拟结果有很大的影响.最后,针对研究中遇到的问题,对模型在实际污水厂模拟应用提出了一些建议,以促进这方面的深入研究.