污水处理一体化装置具有投资省、占地少、能耗低、处理效果好、管理简便等优点，是一种适合我国国情的污水处理新方向。升流式厌氧污泥床（UASB）和膜生物反应器（MBR）都是高效污水处理反应器，本研究将两者结合起来，自行研制开发新型的一体式A/O反应器，该处理系统设备简单、效率高，其出水各项指标，可完全满足生活杂用水水质标准，是一项具有广阔应用前景的污水处理技术。本文对一体式A/O反应器的启动、运行特性、微生物特性进行了深入的研究，并在运行数据的基础上，建立优化调控模型。主要研究结果如下：　　将高效升流式厌氧污泥床（UASB）反应器和膜生物反应器（MBR）组合成一体式A/O反应器，以高浓度有机废水为底物，在有机废水处理的基础上进行氮和磷的去除。研究证明，在系统有机负荷达到40kgCOD/m3·d，COD的去除率可达97％，该反应器具有很强的稳定性。　　由于自行研发一体式A/O反应器中的厌氧段采用了UASB，本试验对反应器的启动进行了探讨。启动试验表明，采用出水回流的方法（即增加外循环）有利于反应器的启动，本试验出水回流量为40%，高有机负荷也明显加快了反应器的启动。　　在一体式A/O反应器处理高浓度有机废水的连续流试验中得到，COD平均去除率大于97.8%，TN的平均去除率达62.73%，NH3-N的去除率达99%。研究证明，反应器具有很强的抗冲击负荷能力，最大有机负荷达到48.78kgCOD/(m3·d)，该工艺具有很高的处理效率和很强的稳定性，无论是UASB段还是MBR段，在较高负荷下都能够正常的运行，总水力停留时间仅为7.4h，稳定而高效。　　厌氧反应器在运行的时候，会产生一些刺激性的有害的臭气物质。由于去除硫化氢的适宜工艺运行条件：温度30℃，pH值为6.5～9范围内，最佳溶解氧值可以通过溶解氧（DO）和硫化物负荷（Fv）来确定，这些条件在一体式A/O反应器正常运行时就可以具备，无需特别控制。当进水中硫酸盐浓度不超过125mg/L，经反应器处理后的气体中H2S浓度不超过10mg/m3，符合我国工业企业设计卫生标准[10mg/m3，TJ36279]。　　在反应器连续运行的研究过程中，总结了根据实验现象及监测数据快速判断系统正常与否，并采取措施尽快恢复其正常运行。对于UASB反应器酸化，采用同时增加碱度和降低负荷的方式，连续调控，8天之后得到恢复。对于MBR污泥膨胀采用投加三氯化铁杀灭丝状菌以及提高负荷，加大曝气量，使溶解氧不低于4mg/L，膨胀得到有效控制。这一研究结果对反应器的实际工程应用有指导意义。　　通过微生物试验发现，启动前后颗粒污泥中的产甲烷菌的活性提高，颗粒污泥一些理化性质，如粒径，都有较大的改变。采用单链构象多态性（SSCP）技术对一体式A/O反应器中的微生物群落组成进行分析，了解微生物群落结构与反应器处理效能的关系。MBR除具有本身好氧微生物特性，还发现了脱氮硫杆菌这一兼性厌氧菌，使得反应器微生物种群更丰富、生态结构更合理，也给一体式A/O反应器具备除臭功能给予理论上的证明。　　以产甲烷过程和好氧生物降解过程的多因子量化调控一体式A/O反应器的运行，选取UASB和MBR的主要影响因子，采用带动量项和自适应学习率的优化改进BP算法，建立了结构为4-3-1的BP网络模型，网络泛化能力和预测结果良好。利用分离权值法，对反应器主要影响因子进行排序，得出UASB各输入参数在训练数据范围内的相对重要性为pH>进水COD>HRT>碱度。　　上述研究表明，本文提出的一体式A/O反应器处理工艺将有机废水的生物处理技术和臭气生物去除技术结合在一起，既强化了厌氧和好氧处理的各自功能，又能有效的去除厌氧产生的臭气，是一项污水处理技术的发展方向之一，具有较高的工程应用价值。