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目前已有的数学模型主要模拟活性污泥或好氧颗粒污泥(AerobicGranular Sludge，AGS)处理低碳氮浓度废水的过程。模型中生物脱氮以自养硝化和缺氧反硝化作用为基础，不适合模拟AGS处理高碳氮浓度废水的过程。本文根据AGS代谢高浓度碳氮废水的特点，对ASM3(Activated sludge model No.3)模型进行修正，采用数学模拟软件建立了可靠有效的数学模型，并利用模型研究了AGS处理高碳氮浓度废水的代谢机制。 首先开展了AGS的碳氮平衡实验，分析其对碳氮化合物的同化与异化利用。发现AGS在高碳氮浓度下以异化脱氮为主，同化脱氮为辅。其次研究了AGS处理高碳氮浓度废水的代谢特性。发现AGS在处理高碳氮浓度废水时存在明显的底物富裕期与匮乏期，其在底物富裕期快速存储和利用易降解有机底物，在底物匮乏期利用存储物进行生长代谢。未检测到明显的自养硝化活性，表明硝化主要由异养硝化菌完成。反硝化由缺氧反硝化和好氧反硝化共同完成。然后，根据AGS处理高碳氮浓度废水的代谢特性，在ASM3模型的基础上，考虑了底物同时存储与生长的过程、引入了异养硝化和好氧反硝化作用重新修正数学模型，模拟AGS对高碳氮浓度废水的脱氮除碳过程。修正模型中，AGS在底物富裕期利用易降解有机底物进行存储、生长、硝化、反硝化及维持代谢，在底物匮乏期进一步利用存储物进行生长、硝化、反硝化及维持代谢，并通过内源衰减产生惰性颗粒物。硝化以异养硝化为主，反硝化由缺氧反硝化和好氧反硝化共同完成。模型验证结果表明，该模型能很好地模拟预测AGS处理高碳氮浓度废水的脱氮除碳过程。 最后，利用修正的数学模型进一步分析AGS的代谢机制。深度解析了AGS处理高碳氮浓度废水过程中的硝化反硝化速率、有机底物的利用速率、碳源对代谢过程的影响及污泥内固体物质浓度的变化等。并进一步提出了AGS的工艺优化方案。 总之，本研究在ASM3模型的基础上引入了异养硝化和好氧反硝化作用重新修正了数学模型。模型能有效模拟预测AGS代谢高浓度碳氮废水的过程，深度解析AGS的脱氮除碳机制，还可指导优化AGS工艺。本研究拓展了数学模型对高碳氮浓度废水的处理研究，并能促进AGS技术在废水处理中的广泛应用。