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微气泡是直径小于50μm的微小气泡，有利于强化氧传质过程，在废水好氧生物处理中具有潜在的应用优势。本研究采用SPG膜微气泡发生装置产生微气泡，将微气泡曝气应用于活性污泥反应器中，考察微气泡的产生及运行方式对活性污泥混合液的影响及其相关性；将SPG膜微气泡曝气用于悬挂填料及悬浮填料生物膜反应器中处理模拟生活废水，探讨反应器连续运行过程中，SPG膜通透性、溶解氧的变化、污染物去除效果、氧利用情况及SPG膜膜污染的问题。结果表明，微气泡曝气中，微气泡附着于污泥絮体导致污泥上浮聚集，从而造成反应器中污泥浓度（MLSS）下降，以及污泥沉降性能变差。微气泡发生系统中液体循环泵的水力剪切作用造成污泥絮体破碎及污泥粒径减小。在此过程中，污泥EPS释放，上清液浊度和有机碳（特别是胶体有机碳）浓度升高，同时污泥絮体的再絮凝能力严重丧失。污泥EPS等物质的释放也导致混合液粘度增加，但混合液表面张力保持不变。相关性分析表明，污泥粒径减小及污泥EPS释放是造成混合液其它性质变化的主要原因。和离心型循环泵相比，蠕动泵水力剪切作用较弱，对混合液性质影响较小。基于微气泡曝气的悬挂填料和悬浮填料生物膜反应器能够长期连续稳定运行，是微气泡曝气与废水好氧生物处理结合的可行方式。SPG膜表面性质及膜孔径影响其空气通透性，疏水性膜的空气通透性优于亲水性膜，且膜孔径越大，空气通透性越好。一定的SPG膜空气通量下，反应器内溶解氧浓度主要受有机负荷影响。SPG膜微气泡曝气悬挂填料和悬浮填料生物膜反应器较优的COD处理负荷（以SPG膜面积计算）分别为6.88kg·(m2·d)-1、6.97kg·(m2·d)-1。氨氮的去除主要受溶解氧浓度及生物膜内氧扩散传质的影响，在高有机负荷下生物膜内出现同步硝化反硝化。微气泡曝气的氧利用率显著高于传统曝气方式，在优化的运行条件下，氧利用率可以接近100%，显著高于传统曝气方式。