近年来城市生活污水的大量排放逐渐成为我国水体污染的重要来源，因此城市生活污水的治理成为我国污水治理的重要方向。膜生物反应器（MBR）将活性污泥法与膜分离技术结合起来，不仅对城市生活污水有较好的处理效果，而且具有占地面积小、耐冲击负荷、易于操作等优点，但MBR工艺的脱氮除磷效果已难以达到我国新的城市污水排放标准中所规定的氮、磷排放标准。因此，对MBR工艺进行改进已成为近年来污水处理领域的研究热点，一体式A/O膜生物反应器正是对改进型MBR工艺的一种尝试。一体式A/O膜生物反应器是把MBR工艺与活性污泥A/O工艺相结合的一种改进工艺，本文主要研究了该工艺对模拟城市生活污水中有机污染物以及氮磷等污染物质的去除效果。本试验模拟水样进水COD浓度为355.72mg/L~510.23mg/L，NH4+-N浓度为17.89mg/L~33.52mg/L，TN浓度为35.26mg/L~51.06mg/L，TP浓度为3.63mg/L~4.71mg/L。试验在20~25℃、反应器A区溶解氧浓度为0~0.5mg/L、反应器O区溶解氧浓度为2.5mg/L~3.0mg/L的条件下，连续运行120天，运行期间系统不排泥。通过对试验数据的分析得出该工艺对COD、NH4+-N、TN的平均去除率分别为92.01%、94.81%和86.67%；试验平均出水COD浓度为37.07mg/L，NH4+-N浓度为1.34mg/L，TN浓度为6.41mg/L，均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》的一级A标准，可见该工艺对城市生活污水的有机污染物和氨氮有很好的去除效果，脱氮效率也较高。但是试验对污水中TP的平均去除率只有48.32%，平均出水TP浓度为2.24mg/L，远高于国家城市污水排放标准中的TP的排放限值，说明该工艺的除磷效果较差，需要继续研究以加强除磷工艺。本文对试验过程中膜组件的污染与清洗问题进行了研究，发现采用间歇抽吸方式排水以及曝气作用可以一定程度上减缓膜组件的污染；而化学药剂的清洗可以较彻底的去除膜表面吸附的污染物质，清洗后的膜组件其膜通量能恢复到初始状态的90%左右，但清洗后的膜组件易于受到再次污染。本试验还对生物反应器中的活性污泥进行了显微镜观察，发现活性污泥中微型动物由游动型纤毛虫到固着型纤毛虫再到轮虫，依次成为优势种群；而丝状菌从无到有，直至大量增殖成为活性污泥中的主导菌种。在该工艺中，原生动物和后生动物等微型动物通过对活性污泥中有机物絮体及细菌等的捕食作用以控制系统内污泥总量的增长，使污泥MLSS处于一个相对稳定的状态；而随着污泥中丝状菌的大量增殖，造成微型动物的捕食效率降低、生存环境恶化，导致微型动物数量迅速减少，从而使污泥MLSS迅速上升。