随着社会经济的发展和人民生活水平的不断提高，水体中氮元素的污染问题日益严重。因传统生物脱氮工艺具有占地面积大、运行费用高和污泥产量高等缺点，研究者积极对传统生物脱氮工艺进行改进或开发新工艺，分段进水缺氧（A）/好氧（O）生物脱氮工艺因其具有总氮去除率高、污泥产量低和基建费用省等特点而备受研究者的关注。本研究在分段进水A/O生物脱氮工艺试验研究的基础上，建立了适用于该工艺的数学模型，并利用模型对工艺实现了稳态模拟。通过试验和模拟，得到以下结论：1.采用活性污泥法的三段进水A/O生物脱氮工艺，缺氧区与好氧区总容积之比为2:3，按照缺氧池等硝态氮污泥负荷的原则设计缺氧池池容，按照等凯式氮污泥负荷的原则设计好氧池，污泥回流比为0.75，各反应段流量分配系数为：0.46、0.32、0.22，在总水力停留时间为24h时，工艺的氨氮、总氮、COD去除率分别为97.60%、82.34%和94.52%；在总水力停留时间为12h时，氨氮、总氮、COD去除率分别为99.82%、87.18%和96%。2.采用三段进水A/O生物膜脱氮工艺时，缺氧区与好氧区总容积之比为2:3，按照缺氧池等硝态氮污泥负荷的原则设计缺氧池池容，按照等凯式氮污泥负荷的原则设计好氧池，硝化液回流比为0.75。以反硝化每去除单位质量硝态氮所需的COD值（，mgCOD/mgNO3N）为7优化流量分配时，各反应段流量分配系数为：0.46、0.32、0.22，工艺的氨氮、总氮、COD去除率分别为96.71%、78.42%、98.84%。当采用为4计算流量分配系数，各反应段流量分配系数为：0.64、0.26和0.10时，工艺的氨氮、总氮、COD去除率分别为94.85%、75.81%、99.62%。3.以活性污泥一号模型（ASM1）为基础模型，利用MATLAB软件编程，经过修正、灵敏度分析和模型校验后，得到了适用于分段进水A/O生物脱氮工艺的数学模型，用该模型对试验工况进行稳态模拟，取得了较好的模拟效果。当模拟总水力停留时间为24h的反应器出水水质时，模拟氨氮、硝态氮与实测值的误差为14.29%和3.93%。当模拟总水力停留时间为12h时反应器出水水质时，模拟氨氮、硝态氮与实测值的误差为0和1.75%。4.利用模型对进水流量分配的影响因素进行模拟，当按照进入缺氧池的硝态氮量与COD恰好反应的原则进行流量分配时，在不同的碳氮比（C/N）下，值以取7为宜。5.利用模型对工艺不同总水力停留时间进行模拟，总水力停留时间分别为24h，16h，12h，8h，6h，4h时，工艺各反应单元污染物去除率存在差异，总水力停留时间以取6小时为宜。6.利用模型对工艺的污泥回流比进行模拟，污泥回流比分别为：1/3、1/2、3/4、1、3/2时，工艺各反应单元出水水质有较大差别，工艺污泥回流比以取3/4～1为宜。7.利用模型对两种流量分配方式进行模拟，按照反硝化所需碳氮比相匹配的原则设计进水流量分配时，工艺各反应单元出水水质优于等流量分配方式。8.利用模型对不同的容积分配方式进行模拟，按照缺氧池等容积负荷或等硝态氮污泥负荷设计缺氧池池容，以等凯式氮容积或污泥负荷设计好氧池池容时，工艺各反应单元出水水质优于等容积分配方式。