水污染所导致的水源水质恶化给传统水处理工艺的正常运行带来了诸多挑战。针对以有机物和氨氮为主要污染物的地表水体，多种新型水处理技术已被研发并用于强化或替代常规水处理工艺。其中，结合了膜技术和生物处理技术的膜生物反应器（MBR）工艺被认为在去除水中有机物和氨氮方面具有较大优势。国内外学者已就MBR工艺处理受污染地表水进行了一系列研究，取得了诸多成果，但由于影响MBR高效运行的因素较多，仍有许多问题需要进一步研究和探讨。本论文针对MBR处理受污染地表水存在的启动周期较长、有机物去除效能较低、低温除氨氮效能较差等问题，采用外源接种和投加粉末活性炭（PAC）等技术对MBR的处理效能进行强化，研究了强化技术用以解决这些问题的可行性，以期为MBR处理受污染地表水的实际工程应用提供一定的技术参考。针对MBR处理受污染地表水存在的启动周期较长、有机物去除效能较低等问题，研究了接种外源微生物对MBR启动和稳定运行阶段除污染特性的影响。结果表明，接种2g/L的活性污泥能实现MBR的快速启动，且不会出现亚硝酸盐积累的问题；接种2g/L的江河底泥能在一定程度上缩短MBR中亚硝化菌和硝化菌的成熟周期。但接种外源微生物对MBR去除有机物效能的影响较弱。稳定运行后，初始运行时接种外源微生物的MBR与自然启动的MBR的除污染效能非常接近，但其去除水中可生物降解溶解性有机物（BDOC）的效能仍在一定程度上高于自然启动的MBR。针对MBR处理受污染地表水存在的有机物去除效能较低、抗原水冲击负荷能力较差等问题，构建了混凝沉淀-MBR组合工艺，模拟研究了PAC投加点对组合工艺去除水中有机物效能的影响。结果表明，混凝沉淀后投加PAC最有利于提高组合工艺对水中有机物的去除效能。在此基础上，直接向MBR中投加PAC，构建了MBR(PAC)工艺，进行了MBR(PAC)处理东江沉后水和流溪河沉后水的中试研究。结果表明，MBR(PAC)能高效去除东江沉后水中的浊度、有机物和氨氮；采用MBR(PAC)处理脱氯后的流溪河沉后水时也获得了较好的有机物和氨氮去除效能，并获得了基本可实现MBR(PAC)长期稳定运行的工艺参数。针对低温使MBR生物处理效能下降、膜污染速率加快这一困扰MBR运行的难题，通过模拟实际水体的温度变化，研究了水温对MBR除污染特性和膜污染行为的影响，并研究了投加高浓度PAC对MBR低温条件下除污效能和膜污染特性的影响。结果表明，水温下降使MBR对水中氨氮、亚硝酸盐氮、BDOC的去除效能减弱，但对水中CODMn、DOC和UV254去除效能的影响不大；同时，水温下降使MBR的膜污染速率加快。反应器中含有20g/L PAC的MBR在去除水中有机物、BDOC和氨氮方面较普通MBR具有较大优势，同时能使MBR的滤饼阻力和膜内部污染有所减轻，但难以在2~3℃下将进水高浓度氨氮彻底去除。4~5℃下，初始投加20g/L PAC的MBR(PAC-20)和初始投加50g/L PAC的MBR(PAC-50)在去除进水低浓度氨氮时的差异不大；但在去除进水高浓度氨氮时，MBR(PAC-50)的优势比较明显。水温降至2~3℃后，MBR(PAC-50)仍获得了出水氨氮低于0.5mg/L、亚硝酸盐氮低于0.4mg/L的优质出水。针对实际低温水体（松花江水）的水温和水质的季节性变化特征，应用投加高浓度PAC和外源接种等多种强化技术，进行了MBR处理低温期松花江沉后水的研究。结果表明，普通MBR在低温期的除有机物和氨氮效能都较差；向MBR中投加高浓度PAC能显著提高其去除有机物的效能，同时能减轻MBR的膜污染，但对MBR低温期除氨氮效能的提升作用有限。向MBR中投加已适应低温环境的外源微生物能有效提高系统的除氨氮效能，但这种提升作用会由于污泥絮体向膜组件内的富集而迅速减弱。向MBR中同时投加已适应低温环境的外源微生物和高浓度PAC能使投加外源微生物所获得的高效除氨氮效能得以较好的维持。水温对用于处理松花江沉后水的MBR中的氨氧化菌的种类和数量有较大影响。当水温低于2℃时，向MBR中投加已适应低温环境的外源微生物能使系统内的氨氧化菌的种类和数量显著增多，从而使系统的除氨氮效能得以增强。