自20世纪80年代国际水质协会推出活性污泥数学模型（Acticated Sludge Model）以来，其作为污水处理工艺设计、污水处理运行管理和污水处理工艺研究开发等的新工具，已在国外城市污水处理厂的运行管理和传统活性污泥法处理工艺的脱氮除磷改造中得到广泛运用，但国内在这方面的相关研究和运用很少见。本文研究的目的在于建立准确易用的活性污泥机理数学模型，用理论指导实践，减少对经验的依赖。数学模型可以全面模型活性污泥工艺的运行状况，是污水厂设计运行的优秀辅助工具。为了达到这个目的，研究内同包括了建模的平台的选择、数学模型的建立、模型的校正和验证以及在实际污水厂中的应用。并以城市污水处理中的SBR工艺为例，运用数学模型试验分析了活性污泥2D模型30个动力学参数及其对出水水质组分的影响，得出了对系统中的水质组分影响较大的几个动力学参数，主要有Y_H、μ_H、K_S、K_H、μ_A、K_P、K_PP、K_PHA等。在此基础上，用实际污水数据对模型进行了验证。模型能够比较准确的模拟污水厂的SBR工艺。文中还对ASM系列模型作为城市污水模拟平台的研究对比，得出ASM2D模型最适合城市污水厂的模拟应用最后文章还在宏观上对SBR及其改良工艺进行了模拟，并通过模拟过程提出了工艺运行的改进运行方式，充分发挥了构筑物的处理潜力，增大了处理能力并节约了运行成本。同时在模拟SBR改良工艺过程中得出了一些与实际情况相似的过程现象，进一步验证了数学模型的实际应用性。