本文基于灰色理论，以陕西省工业废水排放情况为研究对象，利用2003-2008年陕西省工业废水排放情况真实数据，对传统GM(1,1)模型和优化GM(1,1)模型的模拟和预测精度进行分析比较，对比结果表明：优化GM(1,1)模型的拟合值相对误差更小，拟合精度高于GM(1,1)模型。根据“新息优先”的原则，在优化GM(1,1)模型的基础上建立等维灰数递补模型，构建陕西省“十二五”期间工业废水及其主要污染物排放量预测模型，预测结果表明：在“十二五”期间，陕西省的工业废水排放量呈现缓慢增加的趋势；工业废水中COD排放量呈现缓慢降低的趋势；工业废水中氨氮排放量呈现缓慢增加的趋势。对影响陕西省工业废水及其主要污染物排放的经济规模因子、科技投入因子、资源消耗因子、环保政策因子与环境保护对外合作因子等主要因子做定性分析，判定经济规模因子、科技投入因子、资源消耗因子是三个较为直接影响陕西省工业废水排放的因子，采用灰色关联法对上述三个因子做灰色关联度分析并排序，其关联度大小为科技投入因子>资源消耗因子>经济规模因子。结合陕西省“十二五”规划中的经济发展目标与污染物减排目标，以上述三个因子为基础，提出高、中、低速发展情景预测方案，对陕西省“十二五”期末工业废水排放量、工业废水达标排放量、工业废水中COD和氨氮排放量进行预测，得出预测结果并提出建议。