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本课题旨在利用一体式膜生物反应器（SMBR）处理城市污水,在保证出水水质和产水量的前提下,寻求系统的最佳运行方式和最佳运行参数,并且分析膜污染的形成过程,探索切实可行的减缓膜污染的方法,提高工艺的运行稳定性,从而为实际工程提供可靠、有效地设计依据。通过对一体式膜生物反应器的设计、安装和调试运行,得到以下结论:当MLSS为4000mg/L,DO控制在3mg/L以上,HRT为6h时,膜生物反应器对CODcr、BOD5、NH3-N、TP和SS的去除率分别达到73.6%～88.1%、88.6%～93.5%、30.8%～98.5%、21.9%～83.3%和99%以上。系统中CODcr、BOD5、NH3-N和TP的去除主要是依靠微生物的吸附降解,膜只起到稳定出水水质的作用,而SS的去除主要是依靠膜组件的高效截留作用。在研究进水水质、MLSS、HRT和水温对膜生物反应器处理效果的影响时发现,在HRT为6h的条件下,随着进水CODcr的增大,出水CODcr也相应的升高,当进水CODcr浓度达到350mg/L左右时,出水超过50mg/L,超出设计标准,但系统对CODcr的去除率却保持相对稳定。MLSS达到3200mg/L时,系统进入稳定运行期,系统出水水质逐渐稳定,当MLSS进一步增大时,出水水质变化不明显。当HRT为3h时,系统对CODcr的去除效果并不理想,总去除率在70%～80%之间;当HRT增至6h时,系统对CODcr的去除效果迅速增加,总去除率维持在87%左右,增至9h时,系统处理效果继续增加,但增加缓慢;当HRT继续升高至12h时,处理效果不但没有提高,反而比HRT为6h和9h时的处理效果略差。水温变化对CODcr的去除影响不大,而对NH3-N的去除有着显著的影响,当水温维持在15.5～29.0℃时,系统对NH3-N的去除率维持在较高水平,稳定在95%左右,出水NH3-N一般在2mg/L以下;当水温维持在11.5～15.0℃时,水温逐渐成为NH3-N去除的制约因素,NH3-N去除率下降,由原来的96.7%下降到66.2%,出水NH3-N也逐渐上升到20mg/L左右;当水温在8.0-11.0℃之间,此阶段水温彻底成为NH3-N去除的制约因素,出水NH3-N波动较大,去除率较低。在减缓膜污染方面,通过对操作条件和膜污染指标问相对变化情况的灰色关联分析,得出操作条件对膜抽吸压力上升速率影响程度的大小排序为:抽吸时间＞气水比＞停抽时间,综合考虑产水量的大小和膜运行的长期稳定性,得到系统运行的最佳组合条件为:抽吸时间10min、停抽时间4min、气水比30:1。针对一体式膜生物反应器的特点,在物料衡算的基础上,结合Lawrence-McCarty模式和Pirt“维持”理论,推导出系统内微生物增殖动力学模型和剩余活性污泥产量模型。利用线性回归的方法得出了对应于本试验水质条件下的y和Kd值,分别为0.33mgVSS/mgCOD和0.087d-1。为了方便对所建模型的应用,更好的指导实际工程,利用Visual Basic技术对模型建立了可视化窗口,利用该窗口可以很容易计算出排泥或不排泥条件下的污泥最大浓度,并且通过生成的微生物增殖曲线图,可以确定系统的最佳排泥时间。