本文采用活性污泥法，它的系统是一个影响因素多、变量间关联强、机理复杂的多变量耦合系统，研究其模型和解耦方法是获得满意控制品质的必要途径。阐述了活性污泥污水生物处理中常用的数学模型。污水处理系统的本身是一个典型的大惯性、强耦合、大滞后、非线性的复杂系统。由于污水处理系统的复杂性，常规的控制手段很难达到理想的控制效果。为解决上述问题，需要对污水处理系统采用智能控制方案和整体控制方案来实现符合国家要求的排放标准。本文首先根据污水生化处理典型过程即基准仿真模型1号，利用Matlab/Simulink工具箱搭建了污水处理系统的仿真平台。在此平台上，针对不同的激励信号响应数据，也可方便进行各种控制策略的仿真。数据对照和机理分析证明了仿真平台给出的结果是正确的。其次，本文对所选操作变量和被控变量分别从系统的理论分析、数学角度分析以及选择控制的结构，进行耦合性分析，为智能解耦控制器的设计垫下了理论基础，也证明了污水处理过程变量间存在严重的关联耦合。为减少变量间耦合给控制系统带来的影响，根据污水处理系统的特性，本文提出了氨氮浓度、硝态氮浓度的解耦控制方案，该方案可使得污水处理系统稳定运行，达到性能指标的要求。提出常规PID解耦控制方案、单神经元自适应PID解耦控制方案和动态矩阵算法的单神经元自适应PID解耦控制方案。采用上述三种方法，通过MATLAB仿真工具，分别从氨氮浓度设定值变化、硝态氮浓度设定值发生变化、受到扰动后三种情况下进行仿真，对比出了动态矩阵的单神经网络控制器有提高控制系统的鲁棒性，起到进一步解耦作用。本文侧重于讨论研究氨氮浓度与硝态氮的解耦控制。意在消除污水处理系统耦合所带来的影响，使整个系统在最佳工况下稳定运行，从而获得良好的经济、社会效益。