本研究采用分置式膜生物反应器工艺（简称MBR），以实验室模拟废水为处理对象，系统地考察了MBR的运行效能，重点对其工艺系统运行效果和物料平衡进行了研究，并在此基础上建立了MBR微生物增殖动力学模型和有机物降解动力学模型。实验中MBR的运行分为三个阶段：启动阶段，进水量为10L/d，水力停留时间（HRT）为48h，进水COD浓度为251.4～409.4mg/L，进水负荷为0.13～0.20kgCOD/（m³·d），水温为18.6～25.3℃，运行10天；负荷提高阶段，进水量由10.0 L/d逐步增至70.8L/d，污水的COD浓度由422.8 mg/L增至885.4mg/L，容积负荷相应地由0.2kgCOD/（m³·d）逐渐增加至2.96kgCOD/（m³·d）。整个负荷提高阶段，COD总去除率为93.4％～98.4％。其间，容积负荷和污泥负荷的变化对COD去除率没有明显影响。运行过程中，由于进水水质的变化分别在第23、32和47运行日形成了三次冲击负荷，容积负荷分别提高到3.60 kgCOD/（m³·d），4.00 kgCOD/（m³·d）和5.00kgCOD/（m³·d），但COD去除率仍高达96.9％，98.4％和97.8％，冲击负荷均未对反应器的运行效果产生影响；稳定运行阶段，使得反应器运行负荷为1.17～1.30kgCOD/（m³·d），COD的平均总去除率为96.5％，出水COD的平均浓度为15.2 mg/L。在整个运行阶段，污泥从感观上经历了由开始时灰褐色变为黄褐色的过程，污泥浓度由接种时的2436mg/L最终增至12380mg/L，MLVSS/MLSS有所降低。在反应器稳定运行后期，观察反应器内混合液的生物相，镜检发现后生动物轮虫。以上结果表明，MBR具有启动迅速，负荷提高快，有机物去除率高，运行稳定和抗冲击负荷能力强等优点，且可利用镜检生物相的方法来直观判断反应器的运行状态。实验中考察了MBR中的物料平衡关系，并在物料衡算方程的基础上建立了与以往研究不同的微生物增殖动力学模型和有机物降解动力学模型，求出了MBR处理模拟废水出水的最大比基质降解速率V_max和基质饱和常数K_s，及理论产率系数Y、污泥衰减系数K_d之间的关系。物料平衡研究结果表明，MBR中COD的去除主要是通过微生物的新陈代谢作用获得的，微生物在代谢过程中产生了大量的无机悬浮物，并随着污泥龄SRT的延长和水力停留时间HRT的缩短呈线性增加。