近年来，膜生物反应器(MBR)被广泛应用于生活污水和工业废水的处理，随着该技术的发展，暴露出一些亟待解决的问题，如膜易污染、曝气能耗高、废弃MBR膜的处置等问题。本文从MBR膜的亲水改性、废弃MBR中空纤维膜曝气的MABR工艺、MABR-MBR耦合工艺三个方面进行了研究，以期开发一种膜抗污染、低能耗、高效率的MABR-MBR耦合新工艺。
　　(1)针对MBR膜易污染问题，从膜特性方面进行了探究。首先，对MBR中常用的聚偏氟乙烯(PVDF)膜，选用了具有大量亲水基团的聚乙烯醇(PVA)对其进行共混亲水改性，N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和二甲基亚砜(DMSO)为混合溶剂，用物理共混方式制备PVDF/PVA共混改性平板膜。考察了PVDF与PVA的共混比，聚乙二醇(PEG-400)、氯化锂(LiCl)及聚乙烯吡咯烷酮(PVP-k30)三种致孔剂对共混膜结构、亲水性及膜性能的影响。结果表明：在95/5的PVDF/PVA共混膜材料中添加2％的PEG-400时，PVDF亲水改性平板膜的水通量从未改性时的1.75L/(m2?h)达到29.57L/(m2?h)，对牛血清蛋白(BSA)的截留率从未改性时的86％稍降为76％，接触角从未改性时的87°减少为65°，该膜液配方综合性能最佳。其次，利用最佳膜液配方自制PVDF亲水化改性膜丝，本实验制得膜丝将用于后续实验MBR设备膜组件的制作。
　　(2)针对MBR淘汰的废弃中空纤维膜，进行资源化综合利用。将废弃的MBR膜清洗后，封装成帘式膜组件，用作膜曝气-膜生物反应器(MABR)的生物膜载体和曝气器。研究了废弃MBR膜曝气性能、生物膜挂膜及驯化，以探究利用废弃MBR膜用在MABR中曝气的的可行性。结果表明：废弃MBR膜容易挂膜，膜上的微孔可以实现无泡曝气，增加了氧气利用率，减少了MBR中穿孔曝气氧利用率低而造成的能源浪费。采用3g/L接种污泥浓度、0.025Mpa曝气压力、100r/min机械搅拌混合速率，改变流道等方式可实现MBR膜上快速挂膜。基于废弃MBR膜曝气的MABR对模拟生活污水化学需氧量(COD)的去除率高达到86％,氨氮去除率达到71.8％。
　　(3)针对MBR曝气能耗高及上述问题，自主设计MABR和MBR耦合工艺设备对模拟废水进行处理，实现了生物膜和活性污泥的协同作用。首先，为减缓运行过程中膜污染，对MBR进行了操作条件优化，结果表明：以跨膜压差(TMP)为衡量指标，综合时间及耗能等因素，在曝气量30L/min、抽停时间比8min∶2min、反冲洗时间8min时，自制膜呈现出较好的抗污染性能。其次，利用废弃MBR膜曝气的MABR中分层生物膜实现了对污染物的去除。最后，利用MBR超滤膜的高效截留作用实现MABR中脱落微生物的高效分离。研究结果表明：基于废弃MBR膜曝气的MABR中的厌氧菌、兼氧菌和好氧菌可实现废水中有机物的高速降解及同步脱氮。脱落的生物膜经过自制亲水PVDF膜过滤，对模拟生活污水中COD去除率达到85％,氨氮去除率达到87.5％、总磷(TP)去除率达到74.1％，COD与氨氮的出水浓度达到了国家一级A标准，表现出巨大的应用潜力。