膜生物反应器(MBR)是一种新型、高效的废水处理技术，它将膜分离技术中的超、微滤技术和活性污泥法有机的结合在一起，具有处理效率高、分离效果好、占地少、操作简便且容易实现自动化控制等优点，但是在系统构型、膜组件的形式、膜材料的选择、生物反应器结构及其优化控制等方面依然存在一些问题，目前对反应器本身参数的研究也比较少。本课题通过对膜生物反应器的传质机理、膜污染形成机理、一体式MBR中的基质降解动力学研究及膜生物反应器的设计原则等主要因素的分析研究，以期探索和开发一种技术合理、经济可行的膜生物反应器；通过考察膜生物反应器在废水中的运行状况，以期解决在工程中膜处理过程所发生的膜污染、堵塞、清洗等问题，探求合适的操作条件与工艺参数，提高膜组件的处理能力和运行稳定性，为工程放大推广使用提供参考。通过对活性污泥进行终端过滤来反映膜污染机理，实验表明最初很短时间内膜污染受膜孔堵塞模型控制，之后受沉积层阻力模型控制，后一阶段是膜污染的主要控制阶段；膜的相对通量随过滤时间呈指数衰减趋势，压力越大，通量衰减越快；污泥沉积层存在压密过程，这一过程中的污泥比阻随压力增大而增大，并得到处理市政污水的污泥压密指数为0.8078；阻力分布实验表明沉积层阻力占总阻力的90％以上，是膜污染阻力的主要组成部分。通过结合国内外对膜、膜生物反应器研究的基础上，提出了一体式膜生物反应器，并对反应器的构型、泵的选择、曝气装置的设计等方面做了探讨；同时文中考察了反应器处理不同的废水运行情况，对深度处理城市二级出水、一些难降解的有机废水如印染废水，表现出了较好的去除效果，拓宽了MBR的应用范围。