A/O-MBR生物脱氮工艺是一种新型水处理组合工艺，与传统的生物脱氮技术相比，由于MBR的高效截留特性，世代周期较长的硝化细菌能在膜生物反应器中得到截留而富集，使硝化反应较完全，具有更好的脱氮效果。本课题以处理株洲清水塘含重金属氨氮化工废水为原则，对A/O-MBR生物脱氮工艺进行了有关试验研究。此研究将对实际工程的运行具有重要指导意义，为保护湘江水环境以及水体平衡起了积极的促进作用。首先，进行了A/O-MBR系统启动的研究。结果表明，从基本上没有硝化作用到具有显著的硝化作用需要一个孕育过程，这个过程持续时间至少一周以上。在A/O-MBR生物脱氮工艺的运行过程中，可以通过观察曝气池内pH值的变化来判断硝化反应的有无以及进行的程度；另外，通过观察污泥沉降比、上清液吸光度、曝气池溶解氧浓度的变化，以及污泥絮体显微镜的观察，在一定程度上，可以反映出反应器内污泥的生物活性，进而判断好氧微生物对有机污染物的降解效果。然后重点研究了A/O-MBR生物脱氮工艺的运行特性，结果表明，A/O-MBR工艺对有机污染物具有很好的去除效果，膜的截留作用对有机物的去除存在一定的贡献，但COD生物降解率高于膜去除率。A/O-MBR工艺对氨氮具有很高的去除率，最大值达到99.8%，大部分时间出水都稳定在1mg/L以下；膜的截留作用对氨氮的去除率贡献甚微，但它能起到强化系统的硝化反应，从而提高氨氮的去除率。A/O-MBR工艺对总氮的去除也能取得很好的效果，总氮平均去除率为68%左右。通过实验，确定了工艺的最佳运行参数：曝气池DO2.5³.5mg/L、缺氧池DO0⁰.5mg/L、MLSS2300²800mg/L、C/N6.0⁶.7、IR300%。接着考察了重金属对A/O-MBR工艺运行效果的影响，结果表明，随着金属浓度的升高，系统COD、NH₄⁺-N、TN去除率均呈下降的趋势，且下降越来越显著。研究发现，4种重金属对不同种类的微生物毒性有所不同。重金属对好氧异养微生物的毒性大小顺序为：复合金属＞Cd²⁺＞Zn²⁺＞Fe³⁺＞Mn²⁺；重金属对生物脱氮功能菌的毒性大小顺序为：复合金属＞Zn²⁺＞Cd²⁺＞Fe³⁺＞Mn²⁺。重金属对膜污染具有强化和促进作用，处理实际含重金属废水时，跨膜压差迅速上升，经反洗效果不明显且反弹很快。分析原因是，大量块状金属结垢物附着在膜表面，造成膜堵塞。最后，还通过合理假设，确立了A/O-MBR生物脱氮工艺污染物去除动力学模型。COD去除动力学模型为C_e=C₀/（0.001343*θ_pX_p-1），NH₄⁺-N去除动力学模型为N_e²+[15.01*V_pθ_p+10^0.051T-1.158-N₀]·N_e-10^0.051T-1.158N₀=0，TN去除动力学模型为n_e=（（1+R）n_A+0.007397X_Aθ_A-n₀）/R。