在我国小城镇发展过程中,污水排放量逐年增加,由于氮、磷引起的水体富营养化现象日益突出,这其中一个重要原因就是中小城镇经济能力较弱,而现行的大多污水处理工艺和设备的投资及运行费用相对较高,难以在经济低,缺少技术管理人员的小城镇推广应用。本课题提出了一种新型的气升式内循环膜反应器的设计构想,利用曝气来实现混合液在厌氧区和好氧区的循环,采用变液位间歇交换模式在厌氧区创造厌氧/缺氧交替环境,通过加强反硝化除磷过程实现污水同步脱氮除磷。实验确定了反应器基本工艺形式,考察了运行周期、进水C/N比、HRT等影响因素对去除效果的影响,测定了反应器不同分区污泥和生物膜活性,分析了单个周期污染物去除过程。实验结果表明：采用移动床复合生物系统-膜出水的基本工艺形式能够实现良好的同步脱氮除磷。采用连续交换模式TN去除效果好,而间歇交换对除磷更有利,最佳运行周期为210min进水C/N比的提高对反应器有机物去除影响不大,而使氮磷去除效果改善,进水C/N比为7.4时,TN和PO43--P的去除率分别为和89.89%,89.58%。HRT由17h缩短至11h时,反应器TN和PO43--P去除率由80.5%和90%以上降至66.7%和50%；反应器曝气区和搅拌区的活性污泥同时具有硝化活性和反硝化活性,且活性大小接近,而两区内的移动填料表面的生物膜表现出明显的活性差异,曝气区生物膜硝化活性高,而搅拌区生物膜具有明显的反硝化吸磷活性；周期实验、微生物活性测定以及分子生物学初步分析结果表明,反应器各区功能分布明显,单个周期内各区生化环境呈规律变化,为不同生化环境需求的微生物的生长和各生化反应的发生创造了条件,常规硝化-反硝化、同时硝化反硝化和反硝化聚磷是反应器主要脱氮除磷途径。