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本论文研究采用两套膜生物反应器处理生活污水.在中低温条件下(28℃-11℃),采用一体式厌氧膜—膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器处理生活污水,运行8个多月的试验结果表明:反应器温度高于25℃,水力停留时间(HRT)大于4.6 h时,膜出水COD浓度小于50 mg/L,TOC浓度小于22 mg/L,COD和TOC去除率分别为85-94％和80-91％.反应器温度从20℃降至15℃,HRT为3.5-5.7 h时,生物反应器出水浓度波动较大,COD和TOC浓度分别为40-172 mg/L和17-67 mg/L;膜出水浓度为10-96 mg COD/L和9.3-42 mg TOC/L.在较低的温度11℃,HRT为5.7 h时,生物反应器出水COD和TOC的去除率为55-77％和57-75％;膜出水COD和TOC的平均去除率仍可达到81％和80％.反应器收集沼气的容积产率在0.28-0.58 L L<-1>d<-1>,其中甲烷含量63-72％.膜分离对系统COD和TOC去除率的贡献随温度的降低而增加.COD质量平衡计算结果表明,进水COD中约有一半转化为甲烷.反应器除了取样之外没有排泥,污泥龄为145天,污泥产率在0.058-0.097 g VSS/g去除的COD.颗粒污泥较低的SVI值(16.7-28.4 mL/g TSS)表明颗粒污泥良好的沉降性能.颗粒污泥的VSS与TSS之比为75-82％.扫描电镜观察结果表明颗粒污泥表面以丝状菌为主.反应器内污泥的比产甲烷活性随反应器运行时间的延长而增加,低温并没有妨碍产甲烷菌的生长和富集.粒径相对较小的颗粒污泥产甲烷活性较高.随着反应器的运行,污泥颗粒的粒径也有所增长.在描述膜渗透通量随时间变化的动力学表达式中,速率常数K随上流速度的增加而降低,表明高的上流速度可以减缓泥饼的形成,从而减缓通量的下降速率.K与上流速度u的关系可表示为K=-0.0089 u+0.1265.在温度为20℃时,应用了两个数学模型:Grau二阶动力学模型和Monod动力学模型对系统进行研究.以间歇试验培养的微氧颗粒污泥接种膜生物反应器.微氧膜生物反应器运行半年多时间.尽管曝气量很小,出水没有任何异味.整个试验过程中,在进水COD容积负荷为0.5-1.2 g L<-1>d<-1>,膜出水COD一直稳定在较低的水平(8-35 mg/L),去除率在94％以上.氮通过发生同时硝化反硝化反应而去除.微生物学试验证明微氧颗粒污泥中同时存在硝化菌和反硝化菌,可以发生同时硝化反硝化反应.以颗粒污泥和破碎后污泥进行的平行间歇试验结果也表明颗粒污泥的COD和氮的去除效率高.在进水氮容积负荷为26.3-67.6 mg N L<-1>d<-1>,系统氮的去除负荷为20-45 mgN L<-1>d<-1>.出水总氮浓度随氨氮浓度的降低而降低,出水总氮大部分以氨氮形式出现;而且,当增加进水氮负荷时,出水亚硝酸盐氮含量一直维持在较低的水平,没有出现亚硝酸盐氮的积累.表明只要硝化反应完成,反硝化随之就可进行,硝化反应是速率限制步骤.微氧颗粒污泥的强度和沉降性能低于厌氧颗粒污泥,其VSS/TSS比率为74-80％.微氧颗粒污泥仍保持一定的比产甲烷活性.微氧膜生物反应器中膜组件的运行周期要长于厌氧膜—EGSB反应器.