村镇生活污水的直接排放严重威胁水环境安全，寻求合适的处理技术，具有十分重要的现实意义。好氧生物处理是目前应用最为普遍的污水处理工艺，曝气是好氧生物处理过程的核心环节，采用直径小于50μm的微气泡曝气有利于好氧生物处理氧传质效率的提高。本研究将微气泡曝气应用于村镇生活污水好氧生物处理，首先，采用SPG膜进行微气泡曝气，考察SPG膜产生微气泡的特性及其氧传质特性;其次，考察微气泡曝气过程对活性污泥特性的影响;再次，采用微气泡曝气生物膜反应器处理模拟村镇生活污水，考察反应器运行性能，以及运行参数对运行性能的影响;同时，考察长期运行过程中SPG膜污染机制及控制策略。研究获得了以下主要成果:　　SPG膜微气泡曝气系统能够稳定产生微气泡，较优的微气泡产生条件为:循环流量为460L/h、空气压力为0.325MPa，此时微气泡密度可达1.22×104个/mL，直径范围为20～30μm的微气泡占显著优势，平均直径为21.1μm。微气泡具有加速收缩消失的行为特性，收缩过程受气泡初始直径和微环境影响。微气泡曝气可以强化氧传质过程，其气含率和气泡停留时间分别为1.03％和2.06min，其氧传质系数(KLa)和氧传质效率(SOTE)分别可达15.34h-1和80.55％，显著高于传统曝气。　　微气泡曝气工艺应用于活性污泥法时，微气泡附着于污泥絮体导致污泥上浮聚集，造成反应器中混合液悬浮固体浓度(MLSS)快速下降，污泥沉降性能变差，污泥沉降比(SV)由初始的23.5％下降至曝气6h后的3.5％。微气泡产生过程中，强水力剪切力造成污泥絮体破碎、污泥粒径减小（絮体中位径从初始时的60.15μm降至曝气后的22.45μm）以及污泥絮体胞外聚合物(EPS)释放，污泥絮体的再絮凝能力丧失，混合液的黏度增加2倍以上。由于对活性污泥混合液特性具有不利影响，微气泡曝气技术不宜用于活性污泥工艺中。　　基于SPG膜微气泡曝气的生物膜反应器能够实现长期连续稳定运行，是微气泡曝气与村镇生活污水好氧生物处理结合的可行方式。SPG膜的空气通透性受膜表面性质及孔径大小影响，疏水膜的空气通透性好于亲水膜。生物膜反应器内的溶解氧(DO)浓度主要受有机负荷影响。COD去除效果良好，去除率可达90％以上;氨氮的去除效果波动较大，主要受DO浓度及生物膜内氧扩散传质的影响。高有机负荷条件下反应器内出现同步硝化反硝化现象。微气泡曝气氧利用率显著高于传统曝气方式，可接近100％　　采用较小孔径的SPG膜进行微气泡曝气或采用较疏松的填料填充方式能够改善污染物去除效果。提高SPG膜微气泡曝气空气通量或进水有机负荷有助于改善氨氮去除效果。采用0.6μm疏水性SPG膜进行微气泡曝气，进水平均有机负荷为0.73kg/(m3·d)，填料床层孔隙率为69.22％，空气通量为31.95L/(min·m2)条件下，反应器运行性能较好，其DO浓度为2.54mg/L，COD、氨氮去除率分别为92.2％，91.9％，去除负荷分别为0.59，0.047kg/(m3·d).良好的氧传质及高DO浓度有利于异氧菌群与硝化菌群的生长。　　长期使用后，亲水性和疏水性SPG膜的表面均存在污染物层，主要为有机污染。使用过的亲水膜孔径和累积膜孔体积显著增加，分别为0.80μm和2.06cm3/g，孔隙率从54.8％增大至81.9％，膜容积密度从1.04g/cm3减少到0.40g/cm3，膜重量损失高达61.5％;而疏水膜孔径和累积孔体积变化不大，分别为0.59μm和0.60cm3/g.碱性次氯酸钠溶液在线清洗的化学侵蚀作用是造成亲水膜膜孔结构变化的主要原因。膜孔结构的变化使亲水膜空气渗透阻力逐渐降低，次氯酸钠溶液氧化使疏水膜膜表面疏水性降低、极性和润湿性增强、空气渗透阻力增加。表面润湿性对膜污染和化学耐受性具有重要影响，疏水膜具有较强的抗有机污染能力和化学耐受性，更适用于微气泡曝气村镇生活污水好氧处理。