以X-flow新型膜组件为核心，借鉴传统外置式膜-生物反应器的设计模式研发了气升循环式膜-生物反应器，该反应器结合了一体式和外置式膜-生物反应器的一些优点。采用“通量阶梯式递增法”，测定了气升循环式膜-生物反应器的膜临界通量，临界通量的范围曲线把膜通量区域划分为三个操作区域：超临界区，临界区和次临界区。分析了曝气强度，污泥浓度和循环流量对于膜临界通量的影响。通过气升循环式膜-生物反应器在次临界通量操作条件下长期运行试验，考核了其运行特性。气升循环式膜-生物反应器的出水COD_Cr和NH₄⁺-N优于国家生活杂用水回用标准；本试验装置具备一定的同步硝化反硝化的脱氮潜力和生物除磷潜力。通过气升循环式膜-生物反应器通量优化试验，对反洗频率，反洗时长和温度三个方面进行调整，运行膜通量显著提高，并实现了超临界通量下的稳定运行。