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曝气是废水好氧生物处理工艺的基本过程，其中气泡曝气技术应用最为广泛。曝气的主要目的之一是为微生物去除污染物提供溶解氧，同时，曝气也是动力消耗的主要环节。微气泡有利于强化氧传质过程。一种采用SPG膜作为气-液分散介质的微气泡产生方法得到发展。采用SPG膜作为气-液分散介质产生微气泡，对生物膜反应器进行微气泡曝气，能够实现连续运行。本实验在清水条件下研究了不同特性SPG膜微气泡的产生条件及氧传质特性，并采用SPG膜微气泡曝气运行生物膜反应器，探讨反应器系统构成（SPG膜类型、填料类型、填充方式）及运行条件（曝气空气通量、进水负荷）的优化。结果表明，在20mL/min的空气流量条件下产生了稳定的微气泡，气-水混合物程乳白色，液相中的微气泡多且分布均匀。在20mL/min的空气通量条件下进行曝气，增加SPG膜表面湿润性或减少SPG膜孔径均有利于产生较小的微气泡，提高气-水混合物气含率，有利于氧传质。0.6μm亲水膜产生的微气泡直径最小，平均直径31μm，气含率为0.6%，氧传质系数最大，达到0.31min-1，氧传质效率最高，达到82.3%。此外，在相同运行条件下，减少表面湿润性或增加SPG膜孔径均会减少动力消耗。SPG膜微气泡曝气生物膜反应器能够长期连续稳定运行。系统构成优化结果表明，降低疏水性SPG膜孔径，采用多孔纤维填料，并采用较为疏松的床层填充方式时有利于污染物的去除。当膜孔径为0.6μm，采用多孔纤维填料，填床层孔隙率为81.34%时，COD及氨氮去除率最好能达到85.61%、82.63%，氧利用率可接近100%。同时，当采用立体空心填料时，COD去除率可达到91.94%，但其不利于反硝化作用，不利于总氮的去除。运行参数优化结果表明，适当提高曝气空气通量，提高进水负荷有利于污染物的去除。较优的曝气空气流量为50mL/min，COD、氨氮去除率分别为91.32%、93.56%。较优的COD处理负荷为0.9kg·(m3·d)-1，此时，COD、氨氮去除率分别为90.18%、36.08%，氧利用率接近100%。