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焦化废水成分复杂,处理难度大,对环境存在潜在危害。而膜生物反应器则具有微生物浓度高、抗冲击负荷能力强以及出水水质稳定等特点,在去除难降解有机物和硝化细菌群落保持方面存在优势。因此,本论文采用了厌氧/缺氧/好氧膜-生物反应器（A1/A2/MBR）系统处理焦化废水,对长期运行条件下系统的处理效果、沿程水质的变化规律、混合液特性以及膜污染情况进行了考察,以期为实际的工程应用提供指导。同时还与传统活性污泥工艺（CASR）进行了对比。主要试验结果如下:系统在总HRT为33.2h(HRTA1=4.3h,HRTA2=8.9h,HRTMBR=20h),回流比为3,平均pH值为7.83,平均碱度为395.6mg/L的条件下,系统对焦化废水中污染物的去除效果稳定。出水中COD、氨氮、总氮的平均浓度分别为231mg/L、9.48mg/L、178mg/L,系统对COD、氨氮、总氮的去除率为88.9±1.3%、96.0±1.9%、65.2±4.9%。系统对浊度的去除效果十分明显,去除率高达99.4±0.3%,出水浊度稳定在1.5NTU以下。A1A2MBR系统对COD、氨氮和浊度的处理效果优于对比的CAS系统。在A1/A2/MBR系统中,COD主要在缺氧段和好氧段被去除。反硝化段对碳源的消耗会去除一部分COD（贡献率53.7%）;好氧段的异养菌会对有机物进行降解（贡献率39.5%）;此外,膜截留对有机物的去除也有一定贡献（贡献率7.0%）。氨氮的去除主要在好氧段进行（贡献率91.8%）,膜对于氨氮的去除没有明显贡献（贡献率0.5%）。总氮的去除主要通过缺氧段的反硝化过程来完成（贡献率94.1%）。连续运行条件下,未出现长期稳定的亚硝氮积累。在冲击负荷条件下,进水氨氮浓度过高,会对硝化菌活性造成抑制,出现短期的亚硝氮积累。不排泥条件下连续运行,系统的污泥浓度逐渐升高,MBR中的溶解性微生物产物（Soluble Microbial Products,SMP）出现积累,后又被逐步降解。随着微生物产物的积累和污泥浓度的升高,混合液粘度也逐步升高。但是MBR反应器中污泥的总活性高于CASR反应器。MBR中污泥的平均粒径始终小于CASR。MBR中较小的污泥粒径为加强传质提供了适宜的环境。在试验条件下,膜通量为6.75 L/（m2h）,抽停比为8:2,曝气强度为50m3/（m2h）时,取得最好的长期稳定运行工况为61d。通过考察膜污染的发展过程,发现跨膜压差（Transmembrane Pressure,TMP）的上升分为平缓直线上升和剧烈直线上升两个阶段。其中,前者以凝胶层污染为主,后者以泥饼层污染为主。通过使用HCl、NaOH、NaClO三种化学药剂及其组合对膜组件进行清洗,发现氧化剂洗可使膜比通量得到显著提高。膜污染以有机污染物为主,因此化学清洗时应以氧化剂洗为核心,必要时辅以碱洗。