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膜生物反应器(Membrane Bioreactor, MBR)是将膜技术应用于污水处理的一项新兴技术。本文建立了一体式膜生物反应器(SMBR)实验装置,以人工合成废水为处理对象,系统地考察了SMBR的运行效果,以及影响膜污染的因素,并在此基础上建立了微生物增殖动力学模型和有机物降解动力学模型。本文的研究目的是为SMBR的工程设计和应用提供理论基础和重要依据,这对于MBR的推广应用具有重要意义。本文主要内容有：1.通过间歇实验与连续实验,确定反应器运行的最佳HRT=3.5 h,反应器的适宜容积负荷区间为3.4～4.0 kgCOD／m3·d,此时反应器的COD的平均去除率为95.1%。连续运行阶段,浊度的平均去除率为98.6%,平均污泥负荷为0.54 kgCOD／kgMLSS·d。2.通过实验研究,分别分析了污泥浓度、温度和粘度对膜污染的影响机理。通过分析跨膜压差(TMP)随污泥浓度增大的变化趋势及其对污泥负荷的影响,得出污泥浓度的适宜范围;通过对单位时间内跨膜压差增量的定量分析,可知升高温度可以减缓膜污染：将实验结果分别代入Newtonian模型,Ostwald模型,Bingham模型,进行非线性拟合,比较分析后得出描述活性污泥流变特性的最佳模型。表观粘度随着转速的增加,呈对数下降,随污泥浓度的升高,呈指数升高。3.针对SMBR的特点,建立了微生物增殖动力学模型和有机物降解动力学模型。在实验条件下,得出微生物产率系数Y和污泥衰减系数kd之间的关系；根据实验结果,拟合得出最大比基质降解速率Vmas=0.5060 d-1和基质饱和常数Ks=16.298 mg／L；在物料衡算的基础上,模拟并预测了反应器内活性污泥浓度变化,并与以人工模拟废水为进水的实验运行结果进行对比验证,实验结果与计算结果吻合较好。在对反应器长时间连续运行的实验研究基础上,本文对SMBR的运行参数和影响膜污染的因素进行了综合测试和分析,确定了最优的运行方案,模拟了底物降解规律,为SMBR的理论分析和实际应用奠定了基础。