膜生物反应器是由污水生物处理技术与膜分离技术结合而成的新型污水处理与回用工艺。通过正交设计试验,本文就一体式膜生物反应器处理生活污水的工况条件理论了研究,并对其工艺设计进行了探讨,确定了一体式膜生物反应器处理生活污水的较优工艺条件。主要结果如下:通过长期运行试验,考察了优化条件下膜生物反应器处理生活污水的稳定运行特征。整个运行期间,系统对有机物的去除效果稳定,系统COD始终保持在30mg/L以下,其它各项指标均能达到中水回用标准。虽然系统抗冲击负荷能力很强,但还是避免形成冲击负荷,所以应对系统内的污染物浓度进行控制。第一次从理论上分析出应控制的系统内最大污染物浓度。本研究提出了一体式MBR各参数间的设计原则、方法、步骤,最佳运行条件下各动力间的配合选型,并对该工艺的运行能耗与固定投资作了评价。(1)通过在活性污泥系统和膜生物反应器系统中的研究说明:DO是同步硝化反硝化的一个限制条件,本实验表明,膜生物反应器系统中DO控制在0.8mg/L～1.0mg/L时,能实现比较好的同步硝化反硝化效果;C/N比是同步硝化反硝化的一个重要影响因素,进水COD/TN比值越低,总氮的去除率相应的也越低;pH值是影响同步硝化反硝化的重要因素,且最佳pH值在中性略微偏碱处;F/M能影响同步硝化反硝化,在不影响硝化过程的前提下,F/M的提高是有利于同步硝化反硝化的进行。(2)通过对活性污泥系统和膜生物反应器系统中同步硝化反硝化机制的探讨表明:微观环境理论和微生物学理论可以对同步硝化反硝化的机理进行阐述。(3)通过本实验可以说明:DO,C/N比对同步硝化反硝化的影响机制在两种系统(活性污泥系统和膜生物器系统中)是一致的。(4)污泥有机负荷是影响同步硝化反硝化效果的另一关键因素。不同溶解氧浓度下,发生同步硝化反硝化现象的污泥有机负荷也是不一样的。通过本实验发现,膜生物反应器系统中,当D0为0.8mg/L时,污泥有机负荷在0.15～0.36KgCOD/KgMLSS.d之问时能发生比较好的同步硝化反硝化现象。