膜生物反应器（MBR）是一种将生物处理工艺与膜过滤技术有机结合的新型污水处理与回用技术，近年来在我国得到广泛重视与迅速推广。MBR微滤过程中的膜污染是制约MBR进一步推广应用的一大障碍。膜污染过程主要包括初期阶段和凝胶层阶段。针对目前MBR领域缺乏对膜污染过程与机理的深入、系统及定量化认识，本论文深入研究了MBR微滤过程中的膜污染全过程与作用机理。对于初期膜污染阶段，本研究引入Thomas动态吸附模型定量表征吸附型污染，获取膜和污染物之间的吸附平衡常数及速率常数，并论证了模型在微滤体系的适用性。通过建立吸附平衡常数与膜和污染物的水-接触角及zeta电位之间的半经验关系式，描述膜和污染物的疏水性和带电性对吸附型膜污染的联合影响。构建了非理想条件下的界面能理论框架，用以定量评价疏水作用和静电作用对吸附型膜污染的贡献率。对于试验中所有典型膜-污染物组合，吸附平衡时静电作用能与疏水作用能之间的比例均低于5%，说明疏水作用是吸附型膜污染的决定性机理。对于凝胶层污染阶段，本研究基于滤饼层过滤理论和浓差极化理论建立了凝胶层发展模型。在模型基础上定义了凝胶层发展的特征点——临界点、假稳态点和转折点，分别对应于凝胶层的启动、趋稳和成熟，实现对凝胶层污染发展进程的定量化描述。模型还给出反映凝胶层性质（过滤比阻和凝胶点）、浓差极化层性质（边界层厚度）及污染物性质（扩散系数和水动力学粒径）的参数。膜疏水性与膜孔径、污染物粒径、污染物浓度、膜面水力剪切率等因素对凝胶层污染发展存在协同影响；其中对于膜疏水性与污染物浓度及膜面水力剪切率的协同影响，本研究给出了定量关系式。本论文在对膜污染初期阶段和凝胶层阶段膜污染发展机理研究的基础上，考察了实际MBR膜池上清液性质对膜污染发展全过程的影响。上清液有机物各亲/疏水酸/碱组分中，亲水物和疏水酸含量最高。在凝胶层的启动、趋稳和成熟阶段，疏水酸的污染潜力均高于亲水物，而且疏水酸凝胶层的比阻更大。建立了面向实际MBR上清液的膜污染发展进程影响因素综合半经验模型，直观地反映膜和污染物性质对污染发展进程的定量影响关系。