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本论文以后置反硝化膜生物反应器处理模拟的生活污水为主体，进行小试实验。通过改变进入厌氧池与缺氧池进水流量分配比考察其污水处理效能，确定最优脱氮除磷运行工况。 结果表明:当进入厌氧池与缺氧池进水流量分配比由9∶1变化至6∶4时，系统整体硝化效果和有机物去除效能变化不大，平均出水COD稳定在40mg/L以下，出水NH4+-N在0.5mg/L以下。系统总氮去除率由68.26％提高至79.87％，总磷去除率由73％降低至55％。由于膜组件具有高效截留作用，出水SS、浊度和色度分别稳定在1.28mg/L、0.2NTU、20倍左右，皆达到了《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB18920-2002)的要求。另外研究表明膜组件对有机物的截留量约占总有机成分的10％。此外，间歇抽吸出水的操作模式能够有效剥离膜表面沉积的泥饼层，减缓膜污染发展速率，相比连续出水操作方式能够使膜的化学清洗周期能够延长12天左右。 为考查系统混凝除磷率的变化和污泥的可滤性与污染潜质，进行了短期优化氯化铁混凝剂投加量试验。结果表明:氯化铁对于膜生物反应器的最优污泥可滤性投加量为2.8 mmol·L-1，最优除磷投加量为1.6 mmol·L-1，此时系统能够协同生物除磷的作用使TP的去除率达到95％以上。 通过考察对比反应器四个运行阶段下（最优脱氮除磷工况下运行、最优除磷投加量条件下运行、优化除磷与污泥可滤性投加量条件下运行、最优污泥可滤性投加量条件下运行）反应器的污水脱氮除磷效能和膜污染特性，得出结论:适量铁盐的投加降低了膜池上清液COD的浓度，有效地提高了系统总磷去除率，而过量的铁盐的投加使系统整体脱氮效果和除磷率有所降低。氯化铁混凝剂的投加增大了污泥絮体的粒径，降低了污泥絮体的Zeta电位，且随着投加量的增加，SMP浓度逐渐递减，有效地延缓了膜污染的发展速率。红外光谱FT-IR对膜表面污染物质分析显示铁盐的投加并没有改变膜污染物质的组分结构。 最后针对膜反应器的膜污染预测问题，本论文建立了传统BP神经网络膜污染预测模型和经PSO优化的BP神经网络膜污染预测模型，分析讨论了模型结构及参数的选取与确定，网络采用操作压力、污泥浓度、膜清洗气量、出水流量、温度、时间、SCOD作为输入层节点，膜透水率作为输出层节点，并依托MBR再生水厂历史数据对模型仿真研究。结果表明相比传统BP神经网络，PSO优化的BP网络在收敛速度和预测精度上都有所提高，具有良好的建模效果，预测值与实际值平均相对误差为3.74％。