膜生物反应器(MBR)是一种新型的高效废水生物处理技术,特别是在废水资源回收利用方面有着巨大的潜力,备受世界各国学者的普遍关注。但是实际工程中膜丝断裂及膜污染是阻碍MBR大规模运用的主要难题,引起膜通量下降、膜组件清洗频率增加,最终导致反应器的运行成本增加。因此,研制开发抗污染性能更强的膜及探索膜的抗污染特性相当必要,这对于有效地控制膜污染及推动MBR的广泛应用具有重大意义。本课题通过在PVDF铸膜液体系中添加非溶剂小分子,进而改变膜孔结构,从而获得提高PVDF/PET复合膜性能的制膜条件;以此为根据,选择性能优良的膜丝,自制成小组件放置于倒置A2O-MBR反应器中,用于处理实际生活污水,优化运行条件,探索MBR的运行特性。研究结果表明:(1)在铸膜液组份中添加不同浓度、不同组分的非溶剂添加剂,运用自主研发的涂覆-浸没凝胶相转化法制备中空纤维复合膜,综合测定了复合膜的纯水通量、截留率、接触角、孔隙率等性能。研究发现,添加有H2O和TEG的复合膜的比通量单位时间衰减幅度相对较小;而添加有GI和HAc的复合膜的的比通量单位时间衰减幅度相对较大,单位时间衰减幅度顺序为TEG<H2O<HAc<GI;综合比较TEG含量为5%时制成的复合膜综合性能最佳,所以选用该配方的铸膜液纺丝制成膜组件应用于后续的MBR反应器中。(2)在MBR系统处理生活污水过程中,对COD的去除率达到73.2%以上。当系统稳定运行时,氨氮出水稳定在0.25-1.26mg/L,去除率达到96%以上。HRT对TN的去除率影响要大于对氨氮的影响,且出水TN的波动范围较大,但是与传统活性污泥法相比,倒置A2/O-MBR对TN有很好的去除效果,最高去除效率高达80.7%。(3)在MBR系统设计中,HRT是重要的设计参数。随着系统HRT的减小,微生物代谢产生的多糖和蛋白质越多,进而形成更严重的膜污染。对比多糖而言,蛋白质引起的膜污染更严重。在浸没式MBR中,由于微生物的降解作用,多糖没有引起严重的不可逆膜污染。(4)EPS的组成很复杂,主要成份是多糖和蛋白质,其它还包括核酸、脂类、腐殖酸等。傅里叶红外光谱分析表明,多糖和蛋白质是膜有机污染的主要成份,其多为亲水性物质,膜面滤饼层主要物质与EPS组成最相近。并且AFM分析得出膜与污染物EPS间的粘附力最大,说明EPS为膜主要污染物,通过QCM-D技术进一步从吸附程度及吸附量的角度更直观的表述了EPS是主要污染物,与FTIR分析一致。