饱和填充生物膜反应器工艺是一种基于移动床生物膜反应器（MBBR）改造而来的新型污水处理技术。该工艺填料填充率极高（70～90%）,在实际应用中有投资低、占地小、污染物去除率高的特点。但是该工艺的深入研究较少,现阶段大多数的研究停留在出水效果的层面上,对于该工艺污泥产量规律和填料生物膜的周期性变化规律等更深层次的研究未见报道。本文以饱和填充生物膜反应器工艺作为研究对象,首先,建立三种高效测定水质和污泥指标的新方法;其次,建立数学经验模型研究不同的冲洗参数（冲洗频率、冲洗填充率和冲洗时间）对污泥产量的影响;最后,研究运行周期内污染物的去除效率、物料平衡和填料生物膜的变化,总结饱和填充生物膜反应器工艺的周期性变化规律。本文的主要结论如下:（1）基于光散射原理的紫外/可见光谱技术建立了一种测定水样悬浮物（SS）的方法,利用顶空气相色谱技术分别建立了一种测定污泥总磷（TP）的方法和一种测定活性污泥表观产率系数(Y_obs)的方法。这三个方法重现性好,精确度高,相对标准偏差（RSD）分别在2.63%、2.60%和5.46%以内,为本研究提供了有力的检测手段。（2）饱和填充生物膜反应器的污泥产量受冲洗频率、冲洗填充率和冲洗时间影响,以此建立污泥产量经验模型,模型的预测值与实际值间线性系数为R²=0.9581。饱和填充生物膜反应器工艺最佳冲洗条件为冲洗频率30h/次、冲洗填充率60%和冲洗时间0.5 h,出水化学需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD₅）、氨氮（NH₃-N）、总氮（TN）、TP和SS的平均浓度分别为25.67、4.78、1.86、12.45、0.38和7.51 mg/L,可满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的一级A排放标准,污泥产量在231.1～287.0 g/d之间,同时满足污染物去除率高和污泥产量低的目标。（3）饱和填充生物膜反应器对污染物去除率呈周期性变化,对于COD、BOD₅、SS的去除率先增后降,TP的去除率持续增加,NH₃-N的去除率先增后不变,而TN的去除率没有明显的变化。通过物料平衡分析,一个周期内,出水TOC、TN和TP分别为进水的5.96%、5.03%和21.96%,说明该工艺对TOC和TP的去除效果较好,对TN的去除效果一般。（4）饱和填充生物膜反应器的填料生物膜在正常处理模式内呈现周期变化。在一个周期内,生物量呈现S型增长,溶解性胞外聚合物（S-EPS）逐渐增加,松散结合胞外聚合物（LB-EPS）、紧密结合胞外聚合物（TB-EPS）和胞外多糖/蛋白质组分（PS/PN）先增后降,Y_obs先缓慢增长而后迅速增长。扫描电镜（SEM）镜检显示生物膜前期以表面光滑杆菌为主,在中期表面包裹黏液物质的球菌明显增多,在后期细菌数量和形态没有明显变化。（5）饱和填充生物膜反应器的填料生物膜在冲洗模式内呈现周期变化。在一个周期内,生物量和Y_obs先快速增长而后缓慢下降,LB-EPS和TB-EPS先降后不变,PS/PN逐渐增加。SEM镜检显示填料生物膜上结构松散的物质首先被清除,而后少部分结合较为紧密的物质被清除。