南方某大型水质净化厂设计处理规模为260×104m3/d,主要处理微污染河道水。为提高系统的硝化能力,采用纯膜MBBR工艺对原平流沉淀池末端进行改造。悬浮载体全部投加3 d后,出水氨氮<1.0 mg/L,达到了设计标准。稳定运行期间,系统出水氨氮浓度为（0.19±0.14）mg/L,氨氮平均去除率达到91.64%,稳定达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅱ类水质标准。纯膜MBBR系统具备良好的间歇运行能力,悬浮载体离水7 d后恢复通水,用时4 d即可保障出水氨氮浓度达标。考察了温度、水力负荷、进水氨氮浓度、气水比对出水氨氮浓度的影响,并采用SPSS软件进行统计分析。结果显示,对出水氨氮浓度的影响程度排序为水温>进水氨氮浓度>>水力负荷和气水比。出水氨氮浓度与水温呈负相关,与进水氨氮浓度呈正相关。纯膜MBBR工艺良好的抗低温和水质冲击性能以及合理的设计参数,确保了在温度<15℃以及进水水质波动较大的情况下出水水质稳定达到设计标准。气水比对出水氨氮浓度影响较小,在0.7～2.0的气水比条件下悬浮载体流化良好,出水氨氮浓度均值<0.5 mg/L,稳定达标。水力负荷对出水氨氮几乎没有影响,系统具备良好的耐水力冲击性能。经过纯膜MBBR工艺改造后,系统出水COD、BOD5、TP、SS均优于改造前,项目总运行费用为0.076～0.109元/m3。