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膜生物反应器是将高效膜分离技术和活性污泥的生物降解作用相结合的污水处理系统与回用工艺。生物流化床是一种同时具有生物膜法和活性污泥法特征的污水处理新工艺,将两者相结合可以更好地发挥两者的优势,达到更好的脱氮效果。但是膜污染问题仍是制约该工艺应用和发展的“瓶颈”。针对流化床膜生物反应器膜污染的问题,本文提出了在线超声流化床膜生物反应器工艺,并进行了超声流化床膜生物反应器处理模拟生活污水的长期运行试验,研究了在线超声清洗对膜污染的去除效果,考察了超声对混合液特性的影响,采用变性梯度凝胶电泳(PCE-DGGE)技术研究了超声流化床膜生物反应器(FMBR-US)中活性污泥微生物群落的多样性及结构变化,并与普通流化床膜生物反应器(FMBR-C)进行了对比。长期运行中,超声流化床膜生物反应器系统出水水质和普通流化床膜生物反应器相似。在线超声流化床膜生物反应器的跨膜压差(TMP)增长速度明显慢于普通流化床膜生物反应器,可延长膜清洗周期约51%。在线超声作用下,污泥平均粒径较普通反应器降低约94.53μm,污泥胞外聚合物(EPS)含量增加(14±5)mg/g VSS,混合液溶解性微生物产物(SMP)有所降低；同时,在线超声使得污泥浓度和混合液粘度降低,从而改善了混合液的过滤性,有助于膜污染的控制。分析表明,在线超声能够减少膜表面不可逆污染的发生,膜的主要污染机制为泥饼层污染,占膜总阻力的86.63%；普通FMBR系统膜污染的主要机制除泥饼层污染外还有膜孔的吸附堵塞污染,分别占膜总阻力的59.26%和38.18%。PCR-DGGE分析结果表明,两个系统中既存在相同的微生物种属也有各自特异的种属,普通流化床膜生物反应器污泥混合液中与膜上微生物多样性差异不大,在线超声增加了流化床膜生物反应器的微生物多样性,且好氧区与缺氧区的微生物多样性差异明显。