Рассмотрена задача управления многозонным аэротенком с предденитрификацией в составе очистного сооружения производительностью 85 тыс. м3/сут. Биохимическая подсистема описана моделью ASM1, включающей тринадцать компонентных переменных и восемь процессов, записанных в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений для каждой реакторной зоны. Предложен нелинейный модельно-предиктивный регулятор с горизонтом предсказания четыре часа и горизонтом управления один час, управляющими воздействиями которого приняты расходы воздуха в аэробных зонах и расход возвратного ила. Задача оптимизации решена методом последовательного квадратичного программирования с инициализацией от предыдущего решения. Имитационные испытания проведены для трёх сценариев: стационарная нагрузка, ливневый сброс и токсическое ингибирование нитрификаторов. Выполнено сопоставление с каскадным ПИД-регулятором и линейным предиктивным управлением. Показано снижение удельных энергозатрат на аэрацию на 14% и сокращение доли времени превышения предельно допустимых концентраций по аммонийному азоту на 60% относительно каскадного ПИД.