中国最近对环境污染问题重视程度逐年上升,并且加大对于水处理设施的资金投入。城镇污水厂的的数量也越来越多。城市污废水的处理率也不断提高。但是大部分城镇污水处理厂管理混乱,没有较科学的运行管理方法,再加上管理手段与水厂数据很难进行共享,所以管理形式大多数为依靠经验管理,效率较低。而当进水水质出现较大波动时,因为缺乏检测与集中管理手段,也很难应对发生的情况。根据上述情况,本文在ASMs模型的基础上,应用数学模拟软件Biowin,结合活性污泥生物相的层面与水厂运行情况挂钩,在不同进水COD浓度不同运行参数的条件下对哈尔滨松花江流域频繁应用的CASS工艺出水水质进行模拟预测,并达到提高水厂抗冲击能力和节能减排的目的,为水厂优化工艺与集群化有序管理打下基础。本文从对模型组分与反应过程的定义与分析入手,建立模型计量学矩阵与化学矩阵,并在莫顿方程与开关函数的基础上建立动力学表达式,最后对整个模型的进水、回流、出水等流程建立物料守恒,建立ASM3模型,并借助Biowin实现整个模型的模拟过程。为了使模型具有更加广泛的适应性,需要对模型参数做出一些校正,采用摩尔斯分类筛选法对已建立的模型进行灵敏度分析。选出YSTO.O、b H.O、YSTO.H.O、b A.O、μA等灵敏度高的参数进行校正。校正后对模型进行静态模拟,模拟出水水质指标与小试实测值进行对比,Biowin的模拟值的结果与与小试结果基本符合。通过模型模拟在进水COD浓度为150mg/L、350mg/L、550mg/L下的曝气量、温度、污泥回流比等工艺参数对CASS工艺在处理进水COD浓度废水时的影响。之后把实验结果与模拟结果进行误差比对,分析不同条件对出水结果的影响,确定不同进水COD浓度之下的最优工况点。最后采用最新的高通量宏基因检测技术对将优工况点下的活性污泥生物相进行检测,分析此种工况下微生物的结构、种群、群落变化,分从微生物角度对出水水质的结果进行分析。为水厂优化工艺与集群化有序管理打下基础。