随着海上贸易的飞速发展,海洋环境受到不同程度的污染,国际海事组织针对船舶生活污水排放和污染问题,提出了MEPC.227(64)标准。目前,船用膜生物反应器(MBR)以其去除效率高和占地面积小等优点在船舶污水处理领域备受关注。为考察船用MBR的处理效率以及是否满足IMO排放标准,采用小试装置好氧-电絮凝-厌氧膜生物反应器(O-E-A MBR)和工程样机好氧-厌氧膜生物反应器(O-A MBR)展开试验研究。利用船舶生活污水小试处理装置O-E-A MBR,对不同环境生态因子影响进行了研究。试验中在一定范围容积负荷的条件下,发现较低的容积负荷不利于COD(化学需氧量)和TN(总氮)的去除,容积负荷为0.94 kg COD/(m~3×d)时去除效果较好;在不同好氧段水力停留时间(HRT)影响试验中,好氧段HRT为8 h时取得最高的COD和TN平均去除率,分别为91.51%和84.78%,完全满足MEPC.227(64)标准;环境温度在20℃至30℃之间皆适宜MBR的稳定去除;在考察不同除磷方式对除磷效果的影响中,电絮凝外置式的除磷效率最高。小试试验证明了水力停留时间、温度和容积负荷对试验的影响较大,需对其进行日常的监测和调控。研发了黑水处理量为30人的工程样机O-A MBR,并利用其处理实际污水。研究样机去除效果,以寻求最佳的处理工况。结果表明:考察了温度对工程样机处理效率的影响,当温度低于15±1℃时,样机出水难以满足排放要求,27±1℃时去除率最高;对膜组件截留功能进行研究得出膜组件上生物膜对TN有着较高的去除效率,定时反冲洗可以减缓膜污染以保证MBR的正常运行;由于实际进水的C/N较低,好氧段HRT为7 h承受的污泥负荷较高,胞外聚合物(EPS)、污泥容积指数(SVI)显示此时污泥稳定性和致密性较高、污泥沉降性良好,COD最高去除率为85.8%,出水TN在20 mg/L以下,达到MEPC.227(64)标准。对样机中生物进行高通量测序,结果显示好氧段HRT为7 h的相对细菌丰度和同种预测基因数目最高,Caldilinea菌属占比最高为6.74%,表明污泥状态良好,此时获得最高的去除效率,即较高的物种多样性有利于污染物的去除。利用BP神经网络对样机处理过程中环境生态因子进行仿真,得到的平均预测误差较小,同时通过分离权值法得出环境因子的相对重要性排序。研究总体为船用膜生物反应器处理污水的有效调控提供了技术基础,具有一定的理论和工程意义。