从膜污染的成因分析，目前人们已推导并验证了MBR 中的几种可能的膜污染机理，主要有：（1）胶体颗粒物质对膜孔的堵塞；（2）膜对溶液中溶质的吸附； （3）污泥絮体在膜表面的沉积；（4）膜表面滤饼层的压密；（5）长期运行过程中污染物在组成及性质上发生的变化。这些机制单独或起在MBR 膜过滤过程的不同阶段起主导作用。 采用负压抽吸恒通量运行是目前MBR 普遍的运行方式。在这一方式下，膜过滤压力（TMP）的变化呈现3 阶段变化的特征：第1 阶段表现为短期的快速增高，第2 阶段为较长时间的慢速增高，第3 阶段又快速增高。其变化过程如图1（a）所示。每个阶段可能的膜污染机理分别如图1（b）、（c）、（d）所示。在负压抽吸和膜面曝气的操作条件下，污泥混合液的成份向膜面迁移受抽吸力和反向扩散力这2 种作用力的控制。前者源于膜的负压抽吸，与过滤压力成正比，后者包括布朗扩散、惯性提升力和剪切扩散力3 部分。最初过滤时，胶体和可溶性有机物在抽吸力作用下非常容易迁移到膜表面，而它们的反向扩散作用由于其较小的粒径而相对较小，因而表现为优先沉积在膜表面的趋势。这些物质粒径小于膜孔径而较容易阻塞膜孔，导致了第1 阶段TMP 的快速增长。污泥絮体颗粒由于粒径较大，反向扩散力较大，因而沉积到膜表面的速度较低，同时，逐渐形成的膜面污泥层也起到了防止胶体和可溶性有机物对膜孔的进一步阻塞的作用。这样一个过程可以解释第2 阶段长时间TMP 的缓慢增长。对于第3 阶段TMP 快速增长，目前接受度较高的解释是“本地通量”理论。这一理论认为由于污染物和EPS 在膜面的不均匀分布，导致有些区域的膜本地通量大于其临界通量，进而导致了TMP 的快速增长。然而，即使对于膜面污染物分布相对均匀的MBR 系统，也观察到了典型的第3 阶段的特征。最近，Hwang 等报道指出第3 阶段TMP 的快速跳跃与膜面形成的污染层底部EPS 浓度的突然增加紧密相关，EPS 的突然增加是由于底部污泥层中微生物细胞的死亡引起的。综合这2 种机理可以更好地解释第3 阶段的现象。
膜面污泥层的压密是伴随着TMP 增长时的必然过程。当污泥层在膜面形成后，污泥层的压密过程类似于污泥的脱水过程。活性污泥是由EPS 包裹着的微生物的胶团，EPS 本身带有电荷基团，是高度含水的。
有研究指出，由于带有大量的带电基团和离子，污泥脱水过程其实就是污泥中渗透压的变化过程。根据范霍夫公式，20 ℃时粒子浓度为0.02 mol/L 的溶液将产生大约49 kPa 的渗透压，这与MBR 运行中第3 阶段的TMP 压力值相当。污泥絮体颗粒是以EPS 为骨架的网络结构，因而网络结构内含有较高浓度的离子浓度，这一效应提供了一个渗透压梯度用于绑定水分，防止污泥的脱水。Gao 等表征了膜面污泥层的结构，发现靠近膜面的污泥内层压密程度较高，绑定水分含量较低，表明污泥层脱水过程与TMP 变化相关。尽管渗透压效应可能是一种非常重要的膜污染机理，但到目前为止，与MBR 中的膜污染的相关研究还未见报道。这应该是MBR 膜污染机理研究的一个重要方向。
