本文以污水处理为研究背景,详细介绍了污水的来源与污染物的分类,提出了针对不同污染物应该采用不同的处理方式以有效地净化污水。详尽的介绍了活性污泥污水生物处理技术的基本流程、影响因素、生物脱氮机理及工艺。阐述了活性污泥污水生物处理中数学模型的发展过程及污水中常见的操作变量。“基准仿真模型1号”(BSM1)是由活性污泥模型ASM1和二沉池模型TakacsⅠ共同组成的一个综合模型。本文主要从装置构造、模型数学模型、进水负荷数据和评价标准等方面对BSM1进行了介绍。通过对Matlab编程语言和Simulink仿真环境构建两种构建平台方式的分析和比较,最终确定采用Simulink仿真环境构建基于BSM1的活性污泥脱氮系统平台。BSM1仿真平台由9个S-函数模块构成,它们分别是生化池模块(1~5)、二沉池模块、水力延时模块、水流混合模块和水流分离模块,然后运用BSM1提供的稳态数据进行评测,测试结果与工作组所给评测数据相一致,说明此平台可以适用于各种控制策略的研究和分析。本文在仿真平台的基础上选取系统中溶解氧和混合液回流量进行常规控制策略的研究,并分别阐述了各自的控制策略和控制算法并设计了溶解氧和混合液回流量的PID控制器,将出水结果与系统性能评价指标进行比较,结果证明常规控制策略对BSM1脱氮系统的控制不够完善,应该发展更优化的控制策略以得到更好的出水水质性能指标。在常规控制策略的基础上,选取系统中溶解氧、混合液回流量、污泥回流量及剩余污泥排放量等控制变量进行优化控制策略的研究并设计了系统中的溶解氧、混合液回流量和剩余污泥排放量的模糊控制器。通过对以上两种控制策略的出水水质性能指标的比较,可以看出,优化控制策略优于常规控制策略,其出水水质性能指标基本合格且节能效果明显,可以推广到其他脱氮系统的控制研究中。