畜禽业是我国农业和农村经济的重要组成部分。随着畜禽养殖业的大力发展，其带来的环境污染问题也日益严重，不仅影响经济发展，而且还危及生态安全，已成为人们普遍关注的社会问题。畜禽养殖场产生的污水含有大量的有机物、N、P、K、SS及致病菌等污染物并有恶臭，而且水量较大。畜禽废水造成了地表水、地下水、土壤和环境空气的严重污染，影响了人们的身体健康和正常生产生活。本文基于这些问题，采用好氧颗粒污泥膜生物反应器处理畜禽废水，以达到去除有机物和脱氮的目的，使污染减轻到最低限度。 为了获得理想的脱氮效果，减少膜污染，本试验在膜生物反应器中使用好氧颗粒污泥替代普通的活性污泥。好氧颗粒污泥是多种微生物共存的微生态系统，具有同时脱氮和去除有机物的能力。以普通絮状活性污泥作为接种污泥，采用人工配水，通过逐步减少污泥临界沉降时间，提高污泥临界沉降速度，并逐步增大进水COD负荷，在特殊运行的序批式SBR反应器内快速定向培养具有出具有同步硝化反硝化和去除有机物功能的好养颗粒污泥。观察好氧颗粒污泥的微观生物形态，对污泥颗粒化进程及颗粒污泥特性进行分析。污泥成球形或拟球形，密实并且具有非常清晰的轮廓。颗粒污泥粒径集中在1000μm左右，污泥指数SVI为40mL/g左右，MLSS可达6500mg/L。 在相同的运行条件下，好氧颗粒污泥MBR具有比普通活性污泥MBR更强的有机物去除能力和更为良好的硝化性能，其COD和NH<,4><+>-N的平均去除率可达92％和185.2％。该系统出水COD和NH<,4><+>-N浓度平均值为46.2mg/L和4.8mg/L，比普通活性污泥MBR的出水水质好。好氧颗粒污泥MBR系统中膜通量下降速度较慢，膜面的吸附沉积和膜孔内的阻塞较轻，减缓了膜污染的发展。好氧颗粒污泥膜生物反应器用于处理两种实际的畜禽废水，养鸡场废水和养猪场废水，膜单元出水水质稳定，有机物去除能力强，脱氮效果好。 在试验的基础上，分析了好氧颗粒污泥膜生物反应器处理畜禽废水的机理，并对同时硝化反硝化的动力学进行了初步探索。通过动力学分析，确定了硝化和反硝化动力学参数，模型预测结果的相对误差都在10％以内，能满足运行管理和优化设计的需要。研究了溶解氧(DO)、pH、温度等因素对同时硝化反硝化生物脱氮的影响。在本试验研究中，将DO质量浓度控制在2～3mg/L，pH值控制在8～8.5，温度控制在30℃左右，既节省了能耗，又能达到较好的同时硝化反硝化和氮的去除效果。本论文还研究了好氧颗粒污泥膜生物反应器处理畜禽废水的膜污染与清洗状况。采用将好氧颗粒污泥引入MBR的方法，膜面的吸附沉积和膜孔内的阻塞较轻，减缓了膜污染，提高令了膜通量，延长了膜组件的使用寿命，改善了膜生物反应器的性能。在污染膜的清洗过程中，水清洗、反洗、化学清洗不能彻底地去除污染物，不能恢复良好的膜的水通量，因此，利用超声波辅助清洗方式清洗污染膜。重点对超声波处理有机微滤膜的安全性进行了评价。在超声波频率为40kHz时，分别测定了超声波的强度、超声波处理时间、超声波处理时的温度和膜组件的外壳材质对微滤膜的影响。超声波空化效应产生的声冲流或微射流可以加速化学清洗液与污染物的接触，从而提高了化学清洗液与污染物之间的反应速度，最终提高了清洗效率，降低了清洗时间。