针对高速公路服务区污水处理的现状及存在的问题,对比选取MBR(膜生物反应器)为高速公路服务区中水回用主要工艺。通过试验探究MBR的可行性,为湖南省高速公路服务区中水回用的示范工程建设提供必要的运行参数。首先采用人工配制的高速公路服务区的污水,根据相关水质指标的去除效果,选取适合高速公路服务区污水性质的运行参数(HRT和气水比),然后确定工程实际中膜的运行通量----次临界通量,最后探究膜污染的机理和清洗的方法。试验表明：在最佳工况HRT=10h,气水比70：1时,MBR对COD、BOD、NH3-N、TN、TP的平均去除率分别为97.1%、99.4%、93.8%、43.5%,38.4%,MBR出水水质可以达到杂用水水质标准。HRT从6h增加到12h,对COD、BOD和NH3-N的去除率影响不大,TN的去除效率从54.4%增加到63%,TP的去除率从47.7%降低到38.4%。气水比从80：1降低到50：1,对COD和BOD的去除率影响不大,而NH3-N的去除率从95.4%降低到87.5%,TN的去除率从45.9%增加到57.18%,TP的去除率从34.67%增加到47.76%。试验中膜的临界通量确定为22L/(m2·h),空曝气和出水的反洗在一定程度上缓解了膜污染的速度,化学清洗可以大幅度恢复膜通量,延长运行的周期。通过MBR用于郴宁高速桂阳服务区中水回用的技术经济分析,MBR的中水回用运行成本为2.38元/m3,中水回用有着较好的社会环境效益。