(1) 发展可应用于MBBR 中的测量高含气率的PIV 粒子图像测速技术，研究MBBR中气泡羽流动基本规律，特别是在不同运行条件下气泡羽流中分散相气泡和连续相液体的流速、压力、含气率分布和最佳曝气量等。具体包括：

 1） 建立 MBBR 模型实验装置，研究探索并构建摄像范围可覆盖整个装置的高速数码数字（CCD） 摄像机光路与 PIV 测量方法，实现有效的定量测试。 

2） 探索研究气泡大小、含气率、曝气强度、实验装置纵横比等结构参数诸因素及其耦合作用对气泡羽流全流场的瞬时速度分布、涡量、紊流强度的影响规律，为氧传质效率的研究提供依据。

 3） 实验研究在不同曝气方式下、以不同针孔布置形式来模拟不同的运行条件时气泡羽流的速度分布、压力分布、含气率的分布、溶解氧分布（DO）等。 

        (2) 建立发展移动床生物膜反应器（MBBR）中气泡羽流数学模型，数值模拟

MBBR 中气泡和水流的流速、压力、分散相（气泡）的分布等。利用PIV 测试结果研究氧传质模型，建立传质-动力学耦合模型。其中主要包括：

1) 建立发展适应移动床生物膜反应器（MBBR）中气泡羽流的Eulerian-Lagrangian模型（简称E-L 模型），对气泡羽流运动进行数值模拟，研究气泡羽流的流速分布、压力分布和含气率分布。

2) 针对渗透扩散理论和表面更新理论，采用PIV 测试结果从瞬间和微观的角度分析传质机理，建立考虑氧传质过程影响的E-L 模型。

3) 将数学模型结果与实验结果进行对比，建立可以综合考虑主要影响因素的模型，为移动床生物膜反应器提供优化设计准则。 

       (3) 在MBBR 的一个水力停留时间内，通过控制曝气量、曝气孔布置方式等影响因素的变化，考察在不同工况条件下，反应器出水水质与传质-反应之间的关系，并建立MBBR 的传质-反应动力学模型，推导出水水质相关于进水水质、反应时间和曝气量的经验公式，主要研究内容包括以下：

1） 对生物膜微生物种类、特性和生长规律、微生物呼吸作用对氧传质效率的影响研究，培养筛选或引进高效微生物提高处理效果。

2） 显微镜观察在不同运行条件方式下，选取滤池不同位置的样本观测生物膜中的微生物种类和数量等。