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膜生物反应器（MBR）是将生物处理单元与膜组件结合于一体的污水处理工艺,具有出水水质好,占地面积小,水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）有效分离等优点,但是膜污染带来频繁的膜清洗和膜更换,持续大量曝气带来的能量消耗以及反硝化菌和聚磷菌的严重抑制是限制MBR广泛应用的关键。菌藻共生系统是一种新兴的污水处理技术,具有较好的脱氮除磷、节能降耗的优势,但是面临着藻体流失、占地面积大、系统难以维持长期稳定运行等技术难题。本研究创新研发菌藻系统+MBR工艺（ASB-MBR）,考察了组合系统的菌藻生物特性、水处理效果以及膜污染情况,分析了长期运行条件下菌藻共生关系以及菌-藻絮体的形成对反应器内污泥性质和菌藻群落结构的影响,揭示了菌藻共生MBR体系的高质出水和低膜污染机制。ASB-MBR系统运行特征研究表明:光照强度3000 lux、藻菌接种比1:5以及光暗周期12h:12h为组合系统最优运行条件。在此条件下,化学需氧量（COD）、氨氮（NH4+-N）、总氮（TN）、磷(PO43--P)去除效率比对照系统（C-MBR）分别提高4%、11.7%、6.1%和12.8%,污水处理效果良好;在组合系统内,藻体与氮磷去除的相关性大于与COD的相关性,此外虽然藻体在氮磷去除中起重要作用,但菌藻共生关系仍然占主导地位;与C-MBR相比,组合系统中生物量平均日增长率提高26.6%,细菌以葡萄糖、淀粉以及氨氮为基质的比耗氧速率分别提高38.6%、37.05%和54.24%,同时,相比于原始接种液,藻体的光合产氧速率提高28.65%,组合系统内微生物活性提高,菌藻共生关系建立;组合系统过膜压力（TMP）的平均增长率降低48.11%,膜污染得到有效减缓。ASB-MBR系统中混合液内絮体性质研究表明:与普通污泥絮体相比,菌-藻絮体表面电荷绝对值降低24.58%,平均粒径降低22.09%,菌-藻絮体具有较好的絮凝性;同时,菌-藻絮体的形成能够有效抑制丝状菌的过渡繁殖,减少丝状菌对絮体结构破坏;此外也缩短絮体间、絮体与周围环境的物质交换,提高营养物质去除效率,而细菌与藻体彼此粘附,形成结构紧实的菌-藻絮体,其圆度（Ro）、形态因子（FF）和三维纵横比（AR）也更接近于1,外形更趋近于球形化且表面更光滑,从而降低其对泥饼层的黏附性,促进菌藻间物质交换,提高两者微生物活性;与C-MBR相比,系统内溶解性胞外聚合物（S-EPS）蛋白质（Pr）/糖（Ps）比值提高38.89%,结合态胞外聚合物（B-EPS）含量降低24.6%,B-EPSpr/B-EPSps下降32.61%;此外,菌-藻絮体表面疏水性减弱,菌藻絮体更不容易在膜表面粘附。ASB-MBR系统泥饼层形成过程和微生物群落研究表明:组合系统中的菌-藻絮体形成的泥饼层标准毛细吸水时间（NCST）较C-MBR降低33.82%,且泥饼层疏松多孔,表面粗糙度低,有机污染物成甬道式分布,说明菌藻絮体形成的泥饼层具有较好的渗透性能;除此之外,组合系统内泥饼层中有机污染物S-EPS和B-EPS含量比C-MBR降低15.01%和17.07%,重金属离子也相应降低,两者侨联而成的高聚物得到相应减少,提高泥饼层过滤性。微生物机制研究发现:组合系统内细菌具有较低的多样性和均匀性,利于特殊优势种群富集,系统结构更稳定;同时,功能菌Planctomycetes、Proteobacteria和Bacteroidetes相对丰度值提高8.44%、5.51%和1.64%,促藻类生长菌Phreatobacter sp.与Aminobacter sp.得到富集,而易引起膜污染常见菌Verrucomicrobium sp.与Streptococcus sp.得到减弱,相关功能菌的富集和特殊菌丰度值的降低都直接影响菌藻共生系统的形成和组合系统水处理效果、膜污染情况;此外,聚磷菌（PAO）、亚硝酸盐氧化菌（NOB）与氨氧化菌（AOB）的综合光学密度（IOD）分别提高30.3%,33.1%和13%,三种功能菌活性得到促进,强化ASB-MBR中氮、碳、磷去除。同时,藻体的群落结构也发生变化,藻体在纲水平上的种类没有发生明显的变化,主要是Chlorophyceae、Trebouxiophyceae、Ulvophyceae、Dinophyceae以及Mediophyceae,从属角度来看,unidentifiedChlorophyceae的相对丰度值由2.07%增加至43.32%,Acutodesmus sp.的相对丰度值从95.27%下降至50.06%,这些藻种的变化与细菌和菌藻共生关系存在密切关系,此外,具有“luxury”吸磷能力的Chlorella sp.,兼性营养型藻体Auxenochlorella sp.分别得到富集,强化系统碳磷去除效果。综上,ASB-MBR通过构建适宜菌藻共生的生长环境,实现菌藻共生关系的建立和菌藻共生絮体的形成,从而实现系统内碳氮磷强化去除和膜污染减缓;此外,在不增加曝气强度的情况下,提升溶解氧浓度。因而,新型菌藻共生MBR体系的构建为MBR工艺的推广与应用提供了一个高效、节能的途径,具有重要意义。