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膜生物反应器(MBR)是污水生物处理技术与膜分离技术结合而成的污水处理和回用技术。它把膜分离过程与生物降解结合起来，以膜分离装置取代普通生物反应器中的二沉池，从而取得高效的固液分离效果。MBR作为一种新型高效的水处理技术，日益受到各国的水处理技术研究者的关注。然而，膜污染是当前限制MBR广泛应用的主要瓶颈，其导致膜通量下降，增加膜组件更换和清晰的频率，从而增加了MBR的运行费用。因此，有必要研究膜污染机理及控制方法，这对于MBR的推广应用具有重要意义。
本研究采用三组一体式平板膜生物反应器，对不同操作条件下膜生物反应器运行状况，混合液中微生物的胞外聚合物(EPS)组分及含量，以及对膜的污染等问题进行了研究。主要研究内容及结果包括:
1.不同污泥负荷对膜生物反应器运行效果及膜污染的影响研究。通过本部分实验发现，污泥负荷对MBR中EPS含量有很大的影响。污泥负荷越高，混合液中所含有的溶解性EPS越多。且MBR中混合液的可过滤性与溶解性EPS，尤其是其中的多糖有较好的负线性关系。而附着性EPS则与过滤指数没有明显相关关系。另外，随着反应器负荷的增加，被污染膜片上所附着的EPS含量也逐渐增加，其中多糖对膜污染的贡献更大。
2.不同曝气量对膜生物反应器运行效果及膜污染的影响研究。曝气量不同的反应器中，运行初期对EPS含量和组分均有所差别。随着曝气量的增加，EPS浓度也增多(s-EPS和b-EPS的含量均增加)。在运行后期比较稳定时，曝气量变化对固着性和溶解性EPS总体浓度的分别影响不明显。所以MBR运行是否稳定一方面受混合液性质和EPS含量多少影响；另一方面，与曝气产生的对膜表面的冲刷力也有很大关系。
3.不同进水碳氮比(C/N)对膜生物反应器运行效果及膜污染的影响研究。随着进水C/N的降低，氮源含量的增加，反应器的氨氮去除率也逐渐增加，出水均能保持在6mg/L以内；同时混合液中s-EPS含量增多，反应器运行周期缩短，膜污染速度加快;但混合液中b-EPS含量却随着氮源增多而有所减少，同时污泥粒径减小，膜污染速度增快。活性污泥的疏水性与其中固着性EPS中蛋白质和多糖的比值和污泥总阻力Rf均有正线性相关性。另外随着进水C/N的降低，氮源的增多，膜片清洗次数的增加，被污染膜片上所附着的蛋白质呈增加的趋势。
4.上述三部分研究结果表明:碳源和氮源污泥负荷的增加都会增加EPS产生量和在生物反应器中的浓度。碳源污泥负荷的增加主要促成EPS中的多糖成分的增加，氮源污泥负荷的增加主要促成EPS中蛋白质成分的增加。
另外通过对一个中试工程的长期监测发现膜生物反应器处理厕所废水，当污泥浓度低于2g/L，污泥容积指数较高，污泥负荷较低，污水处理效果较差，出水COD浓度不达标。而污泥容积指数过高会导致污泥膨胀，沉降性能和可过滤性差，极易导致膜片快速污染。当反应器污泥负荷很低，约为0.02kgCOD/(kgMLSS.d)左右时，混合液中的s-EPS含量却较高，推测是污泥负荷很高或者很低时，均容易导致EPS含量增加，进而加快膜污染。但此时氨氮去除率较高，出水氨氮保持在1mg/L以下。