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膜生物反应器（MBR）作为一种高效水处理设备，处理效果良好、运行稳定、应用范围广，在废水处理和污水回用中具有广泛的应用前景。因此，优化膜生物反应器设计和运行，开发低耗、多能、耐用的设备对MBR早日走向大规模应用具有重要意义。 本文通过对比国内外研究成果，寻求最佳膜生物反应器的设计和运行参数，并根据水解酸化和加压溶气原理开发了两类新型反应器—水解+好氧MBR及加压MBR。通过小试、中试及实际工程考察了气水比、水力停留时间、进水浓度、操作压力、温度等因素对处理效果的影响；研究了膜通量衰减规律，并尝试了空曝、反冲、化学清洗等不同的膜污染防治措施；在试验和理论分析的基础上，本文对膜污染阻力的构成进行了分析；另外，本文还对压力场下污泥特性进行了初步探索。试验表明： 1．水解+好氧MBR具有高效脱氮效果。对于高氨氮小区生活污水，当进水氨氮为85～115mg／L时，出水氨氮浓度低于5mg╱L，去除率高达95％以上。并且，出水其它指标完全达到《生活杂用水水质标准》GJ25.1—89中洗车和扫除标准。 2．水解+好氧MBR具有高效有机物去除效果。处理高浓度易降解有机废水（餐饮废水）时，当进水COD、NH4-N分别为2980mg／L和17.26mg／L时，出水COD、NH4-N分别为58.5mg／L和1.22mg／L，去除率分别达到98％和93％；处理难降解TNT废水时，通过外加碳源，TNT由70～80mg／L降至0.5mg／L以下，去除率达到92.9％以上。 3．加压MBR具有高效有机物去除效果。处理合成淀粉废水时，COD由1545mg／L降至20mg／L，去除率为98.7％；增加水解酸化预处理后，处理效果明显增强。当进水COD为13864mg／L时出水COD仅为57.14mg／L；当进水COD高达25680mg／L时，系统COD去除率依然能高达89.8％，容积负荷达到10.27kgCOD／m3·d。 4．膜污染污染阻力主要由凝胶极化阻力Rp和内部污染阻力Rif构成。无水解预处理时，加压MBR膜污染阻力中凝胶极化阻力Rp和内部污染阻力Rif分别占总污染阻力的50％和36.1％；有水解预处理时，Rp和Rif分别占总污染阻力的44.94％和32.13％。