无机氮是水环境中的主要污染物之一,会对环境和人类健康造成巨大的危害。为克服传统生物脱氮的缺点,本研究在浸没管式膜生物反应器(STMBR)中投加聚氨酯海绵载体,采用人工配水,研究载体型STMBR中同步硝化反硝化(SND)的影响因素,并研究聚氨酯海绵载体对减缓膜污染的作用。通过改变进水水质和操作条件来研究溶解氧(DO)、水力停留时间(HRT)、C/N和F/M对载体型STMBR系统SND的影响。过高的DO会影响反硝化过程,过低的DO会抑制硝化过程,当DO为0.78~0.96 mg/L时,能保证硝化反应和反硝化反应的进行,实现较好的SND效果。HRT太短时,COD去除和氨氮的硝化过程都不充分,而HRT太长会影响异养菌对有机碳源的竞争,从而影响SND的效果,本系统在HRT为8.6 h时,SND效果最好。C/N和F/M影响反硝化过程中碳源的供应,在本系统中最适宜的C/N和F/M分别为8.0和0.38 kg COD/kg MLSS·d。在最优操作条件下,载体型STMBR系统的TN去除率能达到70%,SND率达到48%。在载体型STMBR中,聚氨酯海绵载体和污泥絮体内部形成缺氧环境是发生SND的基础。聚氨酯海绵载体有利于形成更大粒径的污泥絮体,促进SND作用。在载体型STMBR中不仅存在全程硝化反硝化,还存在短程硝化反硝化现象。载体型STMBR的TMP达到30 kPa的时间是105 h,是STMBR的3.9倍,投加聚氨酯海绵载体可以减缓膜污染,保持系统的稳定性。通过膜阻力构成和滤饼层组成分析,载体型STMBR的总阻力和滤饼层分别为19.70×1011 m-1和8.84g/m2,远低于STMBR的36.54×1011 m-1和15.71 g/m2。同时投加聚氨酯海绵载体可以促进膜面形成稀疏型滤饼层。通过傅里叶红外光谱和EPS分析可知,投加聚氨酯海绵载体可以降低系统中的EPS和SMP含量,多糖和SMP分别降低了25.2%和37.1%。污泥粒径分析结果表明,投加聚氨酯海绵载体可以通过吸附作用和减缓曝气剪切力的作用,减少污泥絮体的破碎,形成更大粒径的污泥絮体。载体减缓膜污染是在多种作用下实现的,其中载体对膜面产生的冲刷作用是减缓膜污染的主要原因。