本研究构建了污泥厌氧消化正渗透膜生物反应器工艺（adFO-MBR）。作为一项新型工艺,adFO-MBR在搅拌能耗、重金属安全性、有机负荷等多方面的工艺性能尚不明确,因此本论文从不同角度分别研究了:（1）工艺运行过程中污泥流变性的变化规律;（2）（重）金属元素在消化污泥中的含量与赋存形态的变化规律;（3）优化污泥预处理方式提高工艺有机负荷,以及（4）FO膜污染。研究结果表明,adFO-MBR中消化污泥的流变性能可用Herschel-Bulkley模型和Casson模型较好模拟。与传统反应器相比,adFO-MBR中污泥的表面电位（zeta电位）、胞外聚合物含量以及由于反向盐通量导致的电导率更高,这些参数变化有利于其形成更大的消化污泥颗粒粒径,从而降低了其消化污泥的剪切应力和粘度。在较高污泥含固率条件下,adFO-MBR的理论搅拌能耗比传统反应器可降低最高达39%。随着厌氧消化过程的进行,adFO-MBR污泥中的金属元素含量逐渐积累,而且其积累量大于传统反应器,这与前者污泥停留时间更长有关系。随着adFO-MBR反应器的运行,Fe、Mg、Zn、Cu、As五种金属元素的赋存形态趋于更稳定,它们的生物可利用性亦均呈明显降低趋势。adFO-MBR中腐殖质的含量较高,而腐殖质具有对金属元素稳定化的作用,这可能是adFO-MBR金属元素赋存形态改善的机理之一。通过正交试验筛选出了综合最优预处理条件为使用Na OH将p H值调至9,并在90℃下加热60 min。将最优预处理条件应用到adFO-MBR的长期运行试验中,使得反应器的容积甲烷产率达到了200-300 m L/L/d,约为超声预处理条件下的2-3倍。在此基础上,将adFO-MBR的有机负荷从1.50 g VS/（L·d）提升至2.25 g VS/（L·d）,容积甲烷产率进一步提高到了400 m L/L/d,约为有机负荷提升前的2倍。污泥的挥发性固体降解率（VS降解率）达到了60%左右,约为未提升有机负荷时的1.7倍。FO膜污染中Cl、Mg为主要的无机污染元素。FO膜上污泥层内具有较高的Mg²⁺盐浓度。这一特点导致膜上污泥层中可耐受不利环境的拟杆菌门和厚壁菌门以及它们所包含的细菌纲的富集,同时也使得古菌中对盐离子较敏感的WSA2或者说WCHA1-57出现了富集的现象。