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开发既能够高效去除有机污染物又能够实现BNR的膜生物反应器，对满足废水排放标准的要求，实现废水资源的回收及再利用，缓解水资源的短缺危机将具有十分重要的意义。本研究采用厌-好氧交替运行方式，实验室人工模拟废水条件下，考察新型MSBR工艺长期运行过程中运行特性及污染物去除特性，膜污染发生过程、形成特点及控制技术等，以寻求实现MSBR稳定高效运行。主要研究结果有：
1.MSBR系统在进水COD200-600mg.L-1，浊度在30～70NTU，进水NH4+-N浓度30～60mg·L-1时，出水COD在20-25mg·L-1以下，去除率96％～98.6％，出水浊度在0.7NTU以下，去除率在98％以上，出水NH4+-N都在1mg·L-1以下，去除率在96％以上，这些表明MSBR系统与传统活性污泥法相比，对有机污染物有相当高的去除率，可以提供很好的出水水质。
2.通过污泥生长调控使污泥出现颗粒化，SVI大幅度下降并保持在40mL/g左右，膜污染的发生速率大大减小，TMP呈现缓慢指数增长趋势，第Ⅲ阶段的膜污染速率仅为0.062kPa·d-1，TMP最终值仅为14.25kPa，实验中没有外加任何人工清洗而MSBR系统的膜通量一直基本稳定不变。这些结果说明MSBR通过调控反应器内污泥的生长并使之维持在颗粒化状态确实非常有利于膜系统的长期稳定运行，比常规活性污泥法的MBR反应器相比，具有很大的优越性和实用性。
3.试验研究提出膜污染速率的概念对不同膜污染过程的临界通量进行测定，即应用TMP变化速率dTMP/dt来表征膜污染发生过程的变化。采用这种新方法对Ⅲ阶段颗粒污泥的膜临界通量测定结果为45L·(m2·h)-1时，比一般应用TMP或比膜通量法更能准确地判断膜临界通量值，直观而清晰。
4.MSBR系统污泥呈絮体生长状态的运行第1阶段，，膜污染阻力变化速率在0.393×1011m-1·d-1～1.298×1011m-1·d-1之间。经过调控运行之后反应器内污泥沉降性能得到明显改善，到第Ⅲ阶段膜阻力变化速率在0.291×1011m-1·d-1～0.404×1011m-1·d-1之间，说明在运行前期膜污染以泥饼层污染为主，膜阻力以Rc为主，膜污染阻力增加趋势明显，运行后期膜污染以吸附污染为主，膜阻力以.Rp为主。
5.MSBR系统在本试验中污泥浓度Ⅰ阶段为9.34g/L，Ⅱ阶段9.21g/L～11.26g/L，Ⅲ阶段在18g/L左右，说明污泥浓度值对临界通量的影响并非主要因素。随着污泥颗粒粒径的增大，EPS含量下降，且组分以蛋白质为主；SMP中以多糖为主。污泥不同形态与TMP变化的分析表明，ΔP3＜ΔTMP67＜ΔTMP70，ΔP5＜ΔTMP240＜ΔTMP245，污染发生速率分别为1.13kPa·d-1和0.05kPa·d-1。Ⅰ阶段污泥为絮体状态，膜污染发生速率快，而Ⅲ阶段污泥呈颗粒化状态，膜污染发生速率则要小得多。这一结果充分证明了污泥的形态确实会极大地影响膜污染的发生进程。
6.FISH对污泥微生物群落分析的结果表明MSBR系统中AOB、NOB、DNB大量存在，AOB与NOB都分布在污泥颗粒的外层，使颗粒能够保持较高的活性。随着运行时间的延长，颗粒污泥的NOB有向颗粒污泥内生长的趋势。大部分DNB分布在污泥颗粒的内部，在颗粒的外层也存在着一定数量。硝化与反硝化细菌的大量存在，可以提高整个系统的脱氮效果。MSBR系统运行稳定时微生物“食物链”长，有大量的原、后生动物出现。对系统稳定运行，膜污染的减轻是有利的。SEM分析的结果表明颗粒污泥中以球菌、杆菌为主，没有发现丝状微生物的大量存在。TEM分析的结果也证实了颗粒污泥中微生物相的丰富性，杆菌(长、短)、球菌占多数，这种微生物相组成也对减缓膜污染发生有利。
7.MSBR比膜通量下限为0.33(m2·h·kPa)-1，膜污染指数上限值为0.92，在Ⅰ阶段结束时的75d比膜通量、膜污染指数分别为0.884、0.51(m2·h·kPa)-1，说明Ⅰ阶段的膜污染严重。第Ⅲ阶段从开始时的120d运行至300d时的比膜通量为1.317(m2·h·kPa)-1，膜污染指数值为0.702，系统在Ⅲ阶段保持了较长时间的通透能力。用比膜通量和膜污染指数作为膜系统指标可以反映膜系统运行的状况，超出两指标范围时，要对膜组件系统进行清洗。
8.在a、b、c三种曝气强度下，膜污染速率的变化分别为0.0439～1.2631、0.01～0.1857、0.0177～0.4454kPa·min-1，曝气强度b时最合适。MSBR系统的硝化反应也与曝气强度密切相关，曝气强度为b时，对NO3--N的利用率为10.98mg·(L·h)-1，出水NO3--N浓度为4.4mg·L-1，滞留在厌氧段的浓度3.5mg.L-1为最低，系统SND效果最好。这些说明优化曝气强度对膜系统运行是有利的。
9.MSBR运行初期，反应器中混合液中污泥小粒径分布占大多数，膜污染以小颗粒微生物污染为主，膜污染速率快。污泥颗粒化的第Ⅲ阶段，污泥性能得到改善，小颗粒物质少，膜系统运行性能得到改善，胶体及SMP的含量下降，膜污染阻力小，膜污染阻力变化速率小，相应地提高了膜通透能力。
上述试验研究结果对更好地了解MSBR系统工艺的运行特性，减缓或控制膜污染的发生，拓展MSBR的实际应用，均有较大的理论和实践意义。