青霉素废水成份复杂、含有大量微生物难以降解，甚至对微生物有抑制作用的物质，可生化性较差。针对目前采用常规的生物工艺处理该类废水投资大，处理效果差，难以稳定达标的现状，本论文在全面分析青霉素废水水质的基础上，提出了“水解酸化-膜生物反应”处理工艺，进行了小试研究。通过对青霉素废水进行水解酸化反应试验，发现在不同稀释倍数时，水解酸化反应水力停留时间为6h～10h时，总有机酸酸化率达到10％左右，COD_cr去除率20％左右，废水的可生化性大大提高(BOD₅／COD_cr从0.31提高到了0.40左右)。通过对青霉素废水进行膜生物反应（MBR）工艺处理的研究，发现MBR的COD_cr运行负荷达到6 kg／m³·d～8kg／m³·d，去除率90％左右；系统COD_cr和总氮去除率可稳定在90％和60％以上。研究确定了膜生物反应器的优化工艺参数，其中微生物固体平均停留时间（SRT）为20d、水力停留时间（HRT）为10h～12h、污泥浓度（MLSS）为8g／L～12g／L左右。研究结论为水解酸化-膜生物反应工艺的实际应用提供了相关参数和方法指导。