随着世界各国对海洋和内河保护意识的不断加强,世界海事组织对船舶生活污水排放标准的制定也越来越严格,除COD、BOD₅等原有检测项目外,还对总氮、总磷的排放提出了要求。膜生物反应器(MBR)因其抗摇摆能力强而广泛应用于船舶生活污水处理中,但目前,尽管组合式MBR和一体化MBR在很多方面都取得了一些成就,仍存脱氮除磷效果不稳定等问题。本文利用一体化多级环流MBR对人工合成船舶生活污水进行试验,对COD及氮磷的去除效能进行研究,并针对除磷情况较差问题在MBR后增加吸附柱,研究改进后反应器的除磷效能。MBR运行过程中运用FISH技术对活性污泥中的微生物群落进行检测,并对结果与处理效果的动态关联进行分析。试验研究了HRT在8³ h,pH在5⁹的范围内MBR对COD的去除效能,结果表明为了使出水满足IMO排放标准,应控制HRT在6 h以上,pH小于5时应对进水加碱调节,而pH在8左右时系统对COD去除率最大,最大COD容积负荷为16 kgCOD/m³·d;通过对脱氮效能的研究表明为了为了使出水TN满足标准,应控制系统内DO在2.5³.0mg/L之间,且当进水TN超过80mg/L时应进行稀释处理;MBR对磷的去除率较低,最大负荷为6 mg/L,因此应增加吸附除磷装置与MBR结合共同实现较好的除磷效果。通过对褐铁矿、针铁矿、石英砂负载氧化铁(IOCS)和氧化铁吸附除磷特性的研究,针铁矿投加量为0.5g时对磷的去除率即达到64.8%,且用0.05mol/L的NaOH再生后再生率可达93.4%,其吸附磷的过程为自发且放热的,因此选择针铁矿进行吸附柱除磷试验,当MBR进水TP从8 mg/L增加到16 mg/L时,经吸附柱的出水TP浓度几乎为0,说明针铁矿吸附柱的增加可使系统最大TP负荷由原来的6 mg/L提高到16 mg/L。FISH结果得出当MBR对COD去除率为93%时,β-亚纲变形菌和γ-亚纲变形菌丰度分别为11.2%和8.1%,对这两种细菌的FISH监测可以预测反应器对有机物的去除效果;运行过程中AOB丰度始终大于11.9%,NOB丰度始终小与6.4%,因此AOB的在消化过程中占有更加重要的地位;C/N为20:1时,MBR对氮的去除率最大,为92.1%,因此当进水COD浓度较低或进水总氮浓度较高时应添加碳源加以调节;当盐度超过6g/L时,出水TN始终高于20 mg/L,因此当盐度超过6 g/L时应对原水进行稀释处理。