载体是MBBR工艺的重要组成部分,载体品质的好坏直接影响到MBBR系统处理效果的好坏。近期研究发现好氧柔性悬浮生物载体Porous Bio-gel（PBG）特殊的物理特性非常符合MBBR工艺的基本要求。但目前对于PBG生物载体的研究主要集中在处理工艺的优化上,缺少对载体本身性能的深入探究与分析,难以为PBG生物载体推广应用提供有效的参考依据。因此本论文将通过研究MBBR工艺中不同条件下悬浮污泥浓度与载体生物膜的代谢以及生物膜自更新过程的变化规律,分析生物膜的物理特性、化学组成和微生物种群分布特征,同时选取PBG载体负载量较高,但反应器内微生物数量较少,菌胶团稀疏且去除率较低的试验系统进行生物膜自更新脱落研究,以探索其生物膜动态变化规律。本文主要研究内容与结论如下:（1）在DO为2.0-4.0 mg/L,温度为15±2°C,p H为7-8的试验条件下,通过向反应器内连续进模拟人工废水,研究不同初始污泥浓度对PBG载体生物膜挂膜速率的影响。试验结果显示,初始污泥浓度为400 mg/L（R1系统）、初始污泥浓度为1000 mg/L（R2系统）和初始污泥浓度为1800 mg/L（R3系统）中COD去除率均达到了80%以上。其中,R1系统的NH4+-N去除率为79.65%,PBG载体负载量达到了4899.38 mg/L,载体表面丝状菌较多且呈零散分布;R2系统的NH4+-N去除率为97.78%,PBG载体负载量达到了7177.50 mg/L,载体上微生物种类较为丰富,有杆菌和球菌以及原生动物和后生动物。R3系统的NH4+-N去除率为96.01%,PBG载体负载量达到了6773.13mg/L,载体生物膜内有明显的菌胶团但比较稀疏。（2）在运行稳定的MBBR工艺中,分别向3个反应器内投加不同浓度的悬浮污泥以研究悬浮污泥浓度对膜生物量及污染物代谢的影响。试验结果显示,悬浮污泥浓度为200 mg/L（R1-200系统）,COD平均去除率为87.55%,NH4+-N去除率高于70%,PBG载体负载量从10251.25 mg/L下降至7481.88 mg/L,且载体生物膜内的后生生物不断繁殖,活性污泥较为零碎;悬浮污泥浓度为800 mg/L（R2-800系统）,COD平均去除率为88.81%,NH4+-N的去除率高达95.79%,PBG载体负载量从10861.25 mg/L提升至11575.63 mg/L,同时载体生物膜内富集了大量的微生物,形成了细菌-原生生物-后生生物的生物链,有效加强了硝化性能;悬浮污泥浓度为1400 mg/L（R3-1400系统）,COD平均去除率为88.81%,NH4+-N去除率仅为66.29%,PBG载体负载量从13418.75 mg/L降至11398.75 mg/L,且PBG载体生物膜内微生物数量较少,仅有松散的菌胶团群落。（3）在挂膜成功且运行稳定的MBBR工艺中,通过控制系统内污泥浓度定量分析不同泥/膜比对污染物代谢效率的影响。泥多膜少的系统（R1-A系统）中COD的去除率可以达到93.50%,NH4+-N去除率为60%,TN去除率为35%,但PBG载体生物膜内的细胞表面细胞间物质较少;泥少膜多的系统（R2-B系统）中COD的去除可以达到92.54%,NH4+-N去除率为80%,TN去除率为60%,PBG载体生物膜内含有较多的细胞间物质。（4）对运行过程中PBG载体负载量较高,但反应器内微生物数量较少,菌胶团稀疏且去除率较低的系统（R3-1400系统）,研究泥膜竞争对生物膜自更新过程的促进机理。试验结果表明,在容积负荷为1.4 kg COD/（m~3·d）,PBG载体负载量高于10000mg/L的条件下,MBBR工艺中PBG载体生物膜要完成一次自更新过程需要28 d左右,脱落率为50%。同时,R3-1400系统的p H有明显的波动且呈弱酸性,COD平均去除率为91.42%,NH4+-N去除率波动较大,但最终稳定在85%以上。图26幅,表12个,参考文献69篇。