约翰内斯堡污水处理工艺（Johannesburg process，简称JHB）是传统A2/O工艺的变型工艺之一，JHB工艺不仅继承了传统A2/O工艺的特点，预缺氧池的设置更使其缓解了回流污泥携带的大量硝态氮对后续厌氧反应的影响，具有良好的脱氮除磷效果。为探讨JHB工艺的最佳运行条件，本研究在对JHB工艺实验室试验的基础上，基于ASM2D活性污泥数学模型，Matlab编程，采用模型灵敏度分析的方法，通过调整参数，对模型进行了参数校正和模型检验；利用校验后的模型对JHB工艺的运行条件进行了优化模拟，获得了最佳运行条件，为指导其在实际中的应用提供了参考数据。通过本课题的研究，主要得到了以下结论：（1）JHB工艺实验室试验研究：对于COD为412mg/L左右，氨氮为31.32mg/L左右，磷酸盐为3.6mg/L的人工配置生活污水，在污泥龄为20d，水力停留时间为11.5h，预缺氧池进水分配系数为0.5，污泥回流比为1，硝化液回流比为2，好氧池内溶解氧为3.5mg/L，25℃恒温，pH保持中性的运行条件下，预缺氧池的反硝化能力较好，硝态氮的累积现象有所减缓，具有一定的反硝化聚磷功能；厌氧池具有良好的厌氧环境，能够很好的进行厌氧释磷；缺氧池不仅有明显的反硝化脱氮作用，还有明显的反硝化聚磷作用；好氧池中，硝化反应良好，且好氧吸磷效果显著。整个JHB工艺系统的磷酸盐去除率为97.2%，除磷效果显著；硝化能力强，氨氮去除率可高达99.1%；缺氧池的出水硝态氮浓度为0.656mg/L，去除率为78.21%，反硝化作用较为显著；COD去除效果较好，去除率为94.17%，出水浓度为24mg/L。实验结果表明，JHB工艺具有良好的脱氮除磷效果。（2）通过基于ASM2D模型建立的JHB工艺模型的参数灵敏度分析，在模型参数中，YH、YP O4、q PP、 PAO和K PS对出水磷浓度的影响相当大，YP HA、iP SF、bP AO、bP P等参数对磷的影响也很大；参数AUT和bA UT对氨氮的影响很大，而参数q PP、对氨氮的影响较大；除了参数i NSF对硝态氮的影响较大外，其他参数对其都不灵敏；大多数参数对COD无影响，参数H、bh、和K HF对出水COD的影响都很小。通过对相关参数进行三次调整，使得JHB工艺出水实测值和其ASM2D模型模拟值之间的相对误差均小于5%。，得到调整后的参数取值为：YH=0.87、i NSF=0.01、 HNO3=1.5、bP AO=0.05、 PAO=1.8、bA UT=0.13、 AUT=1.8、K PNO3=0.4。（3）利用校正后的ASM2D模型对JHB工艺的运行条件进行了优化模拟。考虑到技术可行性和经济成本两方面的因素，得到了该工艺最佳的运行方案：系统污泥龄为20d左右，水力停留时间约为10h，预缺氧池的进水分配比约为0.7，污泥回流比例约为1.5，硝化液回流比例约为2～2.5。在该条件下，各水质指标的出水浓度均比试验条件下的浓度低，且正磷酸盐的去除率为97.31%，氨氮的去除率为99.1%。