本文通过对非稳态反应器内活性污泥微生物增殖及底物去除机理的深入研究和分析，确定了影响反应器内微生物增殖及底物去除的关键因素，并在总结大量实验结果的基础上，提出了基于吸附-渗透-代谢过程的有机物去除模式及非稳态反应器内微生物浓度、污泥浓度和底物浓度的计算式，从而为非稳态反应器内活性污泥系统中微生物增殖及底物去除的分析和数值模拟提供了理论依据。通过对大量文献的分析和研究，明确了生物吸附作用是影响废水处理过程的决定性因素，贯穿于整个废水处理过程中，有机物首先被微生物吸附在其表面，然后渗透进入细胞内部，进而被微生物代谢利用，微生物表面空出吸附点位，再次吸附有机物，废水中的有机物由此被去除。整个处理过程分为快速吸附期、饱和吸附期和不饱和吸附期三个阶段。确定了不饱和吸附期时，污泥负荷（F/M）是影响吸附量的关键因素，而吸附量（单位质量的微生物所吸附的有机物的量）又是整个过程中影响微生物比增长速率的关键因素。通过实验测定了吸附量与污泥负荷的关系曲线及微生物比增长速率与吸附量的关系曲线，得到了吸附量与污泥负荷的关系式及微生物比增长速率与吸附量的关系式。同时，还测定了一些相关的动力学参数和化学计量学参数，即饱和吸附量qs、吸附速率v、有机物的COD与其质量的比值f_c/m和能达到吸附饱和的最小污泥负荷（F/M）的值。实验结果表明，不饱和吸附期时，吸附量是污泥负荷（F/M）的函数，并且整个废水处理过程中微生物比增长速率是吸附量的函数。饱和吸附期时，吸附量为定值qs，微生物的比增长速率也是定值。基于对大量文献的研究和实验结果的分析，提出了新的废水处理系统中有机物的去除模式，即基于吸附-渗透-代谢过程的有机物去除模式，并推导出非稳态反应器内微生物浓度、污泥浓度和底物浓度的计算式，为建立新的非稳态活性污泥系统数学模型及数值模拟提供了方法和理论依据。