本课题采用了一种课题组自行设计研发的新型半悬浮填料构建一种耦合半悬浮生物膜反应器（a bioreactor with packed semi-suspended bio-carriers）用于模拟生活污水的处理。以往课题仅针对耦合生物膜反应器中只有如何构建的问题进行了研究,而缺少对生物膜稳定性的研究。本课题在保证反应器处理出水水质稳定的前提下,在生物膜稳定性的表征及其影响因素方面做出了探索,为提高生物膜反应器的运行效率和处理效果提供了科学依据。本课题进行了两次实验:第一次为试运行实验,运行时间为2016年10月8日至2016年11月17日,为期42天。该实验主要目的是确定此反应器能具备良好处理生活污水的能力下,再对其生物膜稳定性进行进一步的研究。通过每天测定反应器进出水常规水质指标(COD_cr、总氮、总磷)来监测反应器运行的效果和去除机理,其中7天没有测定各项水质指标;第二次实验为正式运行,启动时间为2016年11月27日,运行了50天。该阶段在保证出水水质达标的前提下,采用原子力显微镜测定生物膜在整个运行过程的粘附性能和微观形态的变化,同时利用水力学各项参数计算公式计算出水流剪切力的大小对生物膜稳定性的影响。主要研究结果如下:（1）在设定的运行条件下,反应器能够保证出水水质稳定:两次实验都是利用污水厂二沉池的活性污泥经过曝气48 h后放入反应器中进行迅速挂膜,采用间歇式进水的方式运行,水力停留时间为24 h,反应器内温度保持在15²0℃左右。本反应器设计成底部连通但曝气量不同的两个区域,对比效果。反应器运行期间,采用两台溶解氧仪对反应器中两个区域的溶解氧值大小进行自动实时24 h监测,连接电脑以便自动记录DO值。第一次试运行实验中,Ⅰ、Ⅱ区在稳定运行时期COD_cr去除率都保持在90%以上甚至到达100%去除,出水浓度在10²0 mg/L。Ⅰ区域氨氮去除率都达到了90%以上,出水浓度都保持1.0 mg/L以下,Ⅱ区域在生物膜脱落后期氨氮出水浓度达到17.2mg/L,仍然保持在20 mg/L以下。然而两个区域内总磷的去除率平均在65%左右。第一次实验可以确定在此,运行反应条件下,主要污染物COD_cr、氨氮能得以降解去除,反应器的出水能够达到良好的效果。（2）反应器内水流剪切力对生物膜稳定性呈反比关系:第二次实验,利用原子力显微镜测定生物膜在整个反应器运行周期内随着时间变化在填料上粘附力的变化并且计算出表征其机械性能的杨氏模量的大小。并且在同一时间利用原子力显微镜测得生物膜微观表面粗糙度的变化。在同一时间同一位置取样测得生物膜胞外聚合物（EPS）（包括了多糖和蛋白质）的含量。实验表明,这些参数都随着生物膜生长周期不同的特征而呈现相同的变化规律,所以可以用来表征生物膜的稳定性。同时,计算出反应器中水流雷诺系数和水流剪切力的大小。结果显示,水流剪切力小的区域生物膜的稳定性好。EPS对生物膜粘附性能有着正相关,EPS含量越多,粘附力越大。生物膜中紧密型多糖的含量对生物膜稳定性的影响较大。