膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）是将膜分离技术与生物技术相接合并应用于污水处理领域的一项新兴技术。以膜组件取代传统活性污泥法中的二沉池，从而取得高效的固液分离效果。然而，较高的能耗和运行费用却限制了大规模推广应用。大量研究表明，MBR的能耗问题实际上是膜污染问题。膜污染导致了膜出水通量的下降，增加膜组件清洗和更换频率，从而增加MBR的运行费用。 本文结合国家自然科学基金课题，采用一体式聚乙烯中空纤维膜生物反应器进行研究，主要考察了上清液的膜污染行为，并从流变学和流体力学角度研究了不同污泥浓度对膜污染的影响，通过对统计结果的分析建立数学模型，用来预测膜污染。本文主要得到以下结论： （1）上清液中含有大量胶体颗粒和溶解性物质，蛋白质和糖类物质是膜表面污染物的重要组成成分。上清液浊度越高，膜污染阻力也越大，膜污染也越严重，而形成的滤饼层的比阻却迅速降低； （2）高TMP会导致较快的膜渗透通量下降速率，并且形成更加密实的滤饼层。膜表面污染物的累积受反向传质影响，低错流流速下，布朗运动起主要作用，随着错流流速的提高，剪切诱导扩散和惯性提升成为了反向传质的主要作用机理； （3）建立了包含上清液浊度、TMP和错流流速三要素的膜污染阻力预测模型： R_f=3.956×10^-2Turbidity+1.145TMP-9.716CFV-7.260×10^-2； （4）膜污染阻力与污泥浓度成指数关系，污泥浓度和黏度是影响膜污染的重要因素。污泥黏度与污泥浓度成指数关系，关系式为：η=0.909e^0.0861MLSS；污泥浓度和黏度与膜污染阻力的皮尔逊系数分别为r_p=0.793、r_p=0.833；错流流速（r_p=-0.871）和雷诺数（r_p=-0.796）也是影响膜污染过程的两个重要因素；污泥浓度的增加将会导致溶解氧的降低，污泥浓度在8-12g／L之间存在一个临界值。