膜生物反应器(MBR)是将膜分离技术与生物处理技术有机结合起来的新型废水处理反应器,由于其具有污泥停留时间长、剩余污泥少、出水水质好等优点,是废水处理与污水回用领域研究的热点。MBR中活性污泥的生物活性主要取决于微生物菌群的结构和功能,菌群的多样性越丰富,系统的稳定性越强。本研究以构建一体化A/O膜生物反应器为出发点,力图在一个膜生物反应器内实现多种生境共存的状态,使得系统内微生物菌群的多样性更丰富,在保持反应器良好运行性能的同时,缩减反应器的占地面积与动力消耗。试验以自行设计的一体化A/O膜生物反应器为试验装置,通过可编程逻辑控制器(PLC)对系统进出水进行自动控制,在不排泥的情况下连续运行了100天,反应器内生物质浓度从4000mg/L累积到14000mg/L。在运行过程中以两台溶解氧仪对反应器主体部分两个区域内溶解氧进行实时、连续、同步监测,监测结果显示在反应器运行的第50天,A区溶解氧浓度下降至小于0.2mg/L,O区溶解氧浓度为3.6mg/L左右,这表明反应器内缺氧环境和好氧环境已形成,一体化A/O膜生物反应器构建成功。试验通过常规测定方法、聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术以及克隆测序技术的结合对系统运行情况进行监控。常规指标检测结果显示,COD、NH4+-N和TP的去除效率均保持在较高的水平,其中COD和NH4+-N的去除率随运行时间的增长而升高,TP的去除率随运行时间的增长而有所下降。PCR-DGGE技术监测结果显示,从取样的第S阶段到第5阶段,A区和O区的生物多样性与相似性在两个方面显示出演替的规律：不同取样阶段的同一个区域以及同一取样阶段的不同区域。克隆测序技术的结果显示,系统中的优势菌种主要为6大类群：变形杆菌门、拟杆菌门、绿屈挠菌门、放线菌门、坚壁菌门以及酸杆菌门。其中最占优势地位的菌群为变形杆菌门,包括阿尔法变形杆菌、贝塔变形杆菌以及伽马变形杆菌。Methylibium sp.为检测到的具有脱氮作用的菌种；酸杆菌为检测到的具有除磷作用的菌种；Leptothrix sp.和Sphaerotilus sp.为检测到的两种丝状菌；绿屈挠菌为检测到的专性的或兼性的光合作用丝状菌。