当前由于水资源相对短缺严重，城市污水处理正日益成为人们关注的焦点。而我国目前对城市污水处理的研究还远远落后于国际水平，同时新增的污水处理厂沿用传统工艺手段，缺乏有效的污水处理模型指导工艺的改进，而且大量污水处理工和相关给排水工程的学生一直停留在理论学习的阶段，没有可靠的仿真模型和软件工具支持离线模拟学习。为了解决上述问题，本文根据我国污水处理厂的实际工艺情况，采用模块化的建模思路进行白箱机理建模，以活性污泥ASM1模型为机理内核，抛开了当前领域研究中简化模型、过优假设条件的方法，进行完整的活性污泥除碳、通过“硝化—反硝化”除氮的机理建模研究。总结出城市污水厂的一般工艺过程，设计了通用的工艺图，并根据山西阳泉污水处理厂的实际工艺进行了适当调整，试验了重要的基本控制方案。同时利用山西阳泉污水厂的数据作为初始依据，进行拟合研究，整合出一套将实测数据转化为模型组分浓度的模型，并适度调整模型内部的一些工艺参数，这样有助于打破活性污泥模型在应用到污水厂实践中的限制，使模型的灵活性得到了增强。用VS2005作为开发平台，采用面向对象思想对整个仿真过程进行设计，开发出具有人机交互性强、运行可靠、结果准确的仿真软件。