托管运营污水处理厂被认为是一条可行的技术路线，但仍需要从管理、技术层面进行改进。本文以江南污水处理厂托管运营为例，通过生产模型和实际调试、技术参数拟合以及工艺优化，研究了各种措施的效果。论文针对国内外污水处理现状，查阅了大量文献资料，综述了污水处理的相关工艺和技术，讨论了污水处理厂托管运营的现状和未来发展趋势。对江南污水处理厂一期、二期工程，分别从设计技术参数、设备技术参数、A2/O工艺流程、水量水质、运行技术、维修技术等方面进行分析，发现运营和技术上存在的问题。江南市政府基于政企分开、转变角色、提高管理水平、加强监管的理念，寻求专业公司托管运营江南污水处理厂。针对江南市政府的托管运营需求，本文研究设计了法律方案和人力资源方案。结合受托方的技术与管理能力，针对江南污水处理厂，本文研究分析了存在问题，提出了技术改进措施，建立了生产模型，包括划分板块试验模型、节能控制试验模型、BioWin工艺模拟与控制参数优化（DO浓度可控制在0.6mg/L，内回流比可控制在0.85左右，污泥排放量可降至1859m3/d，以节约能耗和运行费用）。通过生产性试验，调整污水处理的运行参数，优化运营工艺，加强设备维修技术，提高了系统运营效率和管理技术水平。为解决江南污水处理厂部分污泥出路问题，研究了污泥生物干化利用技术，采用好氧堆肥方式，分析了污泥生物干化工艺的控制模型与初步应用，包括污泥生物干化过程的物质平衡计算、能量平衡计算、污泥生物干化过程的工艺模拟和控制模型的初步应用。托管运营后，通过经济、技术分析，江南污水处理厂的经济效益和社会效益显著提高。江南市政府组织专家对该项目实施情况进行了初步评估，托管运营前1年、后1年和后2年处理成本分别为0.39元/吨、0.35元/吨和0.29元/吨，效果良好。