中国城市污水处理厂普遍存在低碳、相对高氮磷的问题，南方城市尤为严重。为了提高系统的脱氮除磷效果、优化出水水质，必须在掌握污水处理运行状况的基础上，对污水处理工艺进行优化调控，有时还需要外加碳源，为了减少运行费用，需要根据实际运行情况确定外加碳源的最佳投加量。本课题利用WEST软件，模拟有、无外加碳源的A2/O工艺的运行情况，分析城市污水处理系统的运行参数，并就优化控制策略进行了研究。 论文首先以阜宁污水处理厂为研究对象，建立污水处理厂的工艺模型。将模拟出水水质与实测数据值进行比较分析，发现COD、硝氮、TN和TP的平均相对误差分别为30.4％、18.6％、19.4％和14.9％，氨氮除了特殊点的绝对误差在1mg/L左右外，平均绝对误差在0.3mg/L以下，模拟结果能较好反应实际出水趋势。 利用建立的模型，对污水处理厂现有工艺进行优化，发现污水处理厂现有池容的设计水量还有宽裕，可以接纳更多的水力负荷，优化结果表明：污水厂厌氧池、缺氧池、好氧池水力停留时间分别为2h、3h和16h，混合液回流比为200％，污泥回流比为100％，好氧池溶解氧控制在1.5～2mg/L时，出水除了TP外，其余水质指标可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。 针对中试装置的模拟，在利用污水处理厂模型的基础上对个别参数进行微调后，模型能较好模拟中试装置的出水情况。误差分析发现COD、硝氮、TP的模拟出水的平均相对误差分别为19.0％、12.7％和10.3％，氨氮除了两天的绝对误差为0．77和0.6mg/L外，其余数据的绝对误差均在0.5mg/L以下。对外加碳源系统的模拟发现，模型可以较好地反映实际运行的出水趋势。葡萄糖可以有效提高系统的脱氮除磷的效果，在进水COD为60.4～120.0mg/L，氨氮为16.63～51.50mg/L，TP为1.41～4.71mg/L时，投加葡萄糖，使进水COD增加到260.4～320.0mg/L情况下，TP的去除率从26％持续上升到95％，并且后期的去除率稳定在80％以上。TN的去除率也从20％持续上升到91％，并且后期的去除率稳定在60％以上。整个系统的出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。 最后利用中试装置模型对中试工艺进行优化分析，结果发现，在进水NH3-N、硝氮、COD和TP分别为43.57 mg/L、0.843 mg/L、120 mg/L和3.68mg/L，且没有外加碳源时，当厌氧池水力停留时间为2.5h，缺氧池为2.5h，好氧池为4h，混合液回流比为100％，污泥回流比为75％，泥龄为8.9d，好氧池溶解氧控制在2mg/L左右的情况下，出水COD、SS、氨氮、TN和TP分别为30 mg/L、9.89 mg/L、3.51 mg/L、37.81 mg/L和3.51mg/L，可以达到《城镇污水处理厂污染污染物排放标准》二级标准。当外加葡萄糖为140mg/L时，厌氧池水力停留时间为1.5h，缺氧池为3.5h，好氧池为4h，混合液回流比为200％，污泥回流比为75％，泥龄为9.7d，好氧池溶解氧控制在2mg/L的情况下，出水COD、SS、氨氮、TN和TP分别为30 mg/L、11.39 mg/L、3.90 mg/L、17.01 mg/L和0.59mg/L，满足一级B标准，其中COD和氨氮达到了一级A标准。