随着海洋环境污染加重,世界各国对海洋环境越来越重视,污水排放指标不断提升,加之恶劣的船舶环境这对船舶污水处理是一大挑战。与其他船舶污水处理设备相比较,船用膜生物反应器(MBR)具备处理效果稳定、抗冲击摇摆能力强、体积小等优点备受大家关注。然而船用MBR仍可以进一步优化:提升效率、缩小体积。因此本文对提升船用MBR效率、缩小体积、增强抗冲击负荷能力等展开试验研究。实验利用小试MBR装置进行试验,首先研究MBR处理船舶生活污水的影响因素,定期取反应器内的活性污泥和膜组件样本,进行微生物的酶活性和膜表面污染情况分析;其次结合小试MBR试验,利用BP神经网络对MBR运行过程中的环境要素进行仿真,并针对影响因子的特点选用4-7-1型BP神经网络拓扑结构;最后对船用MBR进行设计、试验。试验研究得出常规因子与污染物的去除间的规律,并进行仿真模拟与优化主控工艺参数:1、欲达到2010IMO排放标准,应控制HRT≥4h,最佳水力停留时间(HRT)在5～8h,污泥浓度(MLSS)≥2000mg/L,保持pH值≥6。当盐度升至28g/L时,化学需氧量(COD)去除率降至53%,抑制作用大;2、基于BP神经网络进行仿真、诊断、识别。结果表明:影响因子对有机物去除影响顺序为:HRT>盐度≈pH值>进水COD;而对氨氮去除效果影响顺序为:进水氨氮>进水COD>活性污泥沉降比>MLSS,因此为提高COD、氨氮去除效果,HRT与进水氨氮需严格调控。利用扫描电镜与试验结合的方式对膜污染分析研究,发现随试验进行膜组件表面孔隙结构不断减少,膜污染不断加重;物理清洗仅对膜表面简单冲洗,化学清洗效果可使顽固的污泥解体,从根本上解决膜污染问题,效果远好于物理清洗。通过酶活试验,得出进水COD、MLSS与脲酶和多酚氧化酶呈正相关;当处理含盐污水时,硝酸还原酶、多酚氧化酶、脲酶、转化酶的活性最初分别为236.8, 203.3,15191, 7226.8μmol/h·gfw;当盐度增至 35g/L 时,四种酶活分别降至 158, 66.7, 11895,5389μmol/h·gfw;污水中盐度与微生物酶的活性呈负相关,有强抑制作用。究其原因,盐度影响环境渗透压,使微生物产生质壁分离现象,进而制约微生物酶活,直接影响污染物的去除。本文从实际应用角度出发,进行船用MBR设计,利用化粪池内新鲜生活污水进行MBR试验。得出设备抗冲击负荷能力强,稳定处理生活污水4000L/d左右,最大处理量高达5000L/d。其出水COD、BOD5、SS、出水氨氮分别稳定在100mg/L、10mg/L、10mg/L、200mg/L以下,出水指标满足2010 IMO最新排放标准。