植物—活性污泥复合系统是一种将具有景观生态功能的水生植物与活性污泥工艺相结合的新型污水处理技术。通过在传统活性污泥工艺中引入生态理念，利用微生物和水生动植物的协同作用净化污染物，实现“休闲园林式”水污染治理的目标。本文以美人蕉为代表性植物，以序批生物反应器（SBR）为代表性活性污泥工艺，基于ASM2D模型建立植物-活性污泥复合系统的数学模型，藉此指导工艺设计与运行，并为稳定调控提供技术基础。由于植物-SBR工艺是耦合了传统SBR工艺与优选植物体系，但未投加化学除磷药剂。因此，在ASM2D模型的基础上，省略了模型中与化学除磷相关的组分（MeOH和MeP）与反应过程（磷和氢氧化铁协同沉淀、磷和氢氧化铁再溶解）。同时，基于植物除污能力与动力学过程，增加了组分植物量Xve、植物生长过程以及与植物相关的化学计量数（Yve、iN,ve、iP,ve）和动力学参数（KNH4,ve、KNO3,ve、KCOD,ve、KP,ve）。最终形成的植物-SBR工艺数学模型涵盖了进水、厌氧反应、好氧反应、缺氧反应、排水等5个阶段。经过与试验结果验证，模型模拟结果与实际工艺运行数据偏差率分别为：COD在±25%以内，TN在±5%左右，NH4+-N在±8%以内，TP在±10%以内，可满足模型验证与预测要求。通过实验方法测定了美人蕉与SBR复合系统中主要动力学参数和化学计量数，藉此建立了植物-活性污泥系统数学模型（Vegetation-activated sludge model,V-ASM）。其中：美人蕉受COD、NH4+-N、NO3--N和PO43--P的抑制系数即半饱和常数Ks分别为42.4mg/L、0.46mg/L、0.47mg/L和0.18mg/L，植物生长速率ve为0.0003d-1，产率系数Yve为0.17；美人蕉体内氮、磷含量的比例系数iN,ve为0.03，iP,ve为0.005；对异养菌产率系数YH和自养菌最大比生长速率AUT进行了测定，其值分别为0.678和1.04d-1。基于ASM2D和V-ASM模型，对比研究了传统SBR与植物-SBR工艺对运行参数的响应特征。结果表明，植物-SBR复合系统对低C/N比（低至3.27）和短水力停留时间HRT（低至6h）等运行参数的响应不明显，表明该系统的稳定运行能力较传统SBR强，但天气温度低至10℃，或C/N比低于3时，植物生长受到抑制，该复合系统的污染物去除作用大幅降低。针对低温条件造成的系统处理效果不稳定，在V-ASM模型中模拟和预测植物-SBR系统稳定调控方法，结果表明，当进水C/N比较低时，需采用投加碳源维持C/N比至3.27以上，或适当延长HRT的方法即可保证系统稳定运行；而传统SBR工艺需维持C/N在4.0以上时，才能基本满足高效脱氮除磷。因此，植物-SBR可比SBR少投加10%左右的碳源，植物不但具有景观价值，同时还具有一定的节能降耗效益；低温条件下，可通过保持系统温度并提高HRT维持出水稳定达标，同时延长HRT及SRT，可以提高复合体系的稳定性；当MLSS较低时，可通过减小剩余污泥排放量增大系统污泥浓度至1.5g/L以上，进而提高污染物的稳定处理效果。本文的研究结果对于满足分散式处理的植物-活性污泥复合体系的具有重要的理论与实际意义。