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近年来,随着我国社会经济快速发展,城镇化进程加速,小城镇规模迅速扩大,工业废水和城镇生活污水超标排放或直排、农药化肥面源污染以及生活垃圾、畜禽养殖废弃物等点面源污染问题严重,城镇饮用水水源地普遍受到不同程度的污染,且有加剧之势,严重威胁到人民群众的生命健康。保障饮用水安全已成为我国亟待解决的重大社会问题。本论文在调查分析杭嘉湖地区平原小城镇饮用水源污染特征的基础上,探索了模拟河道反应器生物膜原位修复受污染饮用水源水的可行性,重点考察不同生物填料的生物修复性能以及原位修复工艺优化参数,以期为解决小城镇饮用水安全问题提供技术支撑。主要研究结果如下:1)杭嘉湖平原地区饮用水源地多为河道型,滞流、倒流等复杂水文特性造成河道水流缓慢、交换能力差、上下游交叉污染、环境容量小、自净能力有限,部分河段水质不能满足水环境功能要求,特别是城镇下游河段水质普遍较差。通过对杭嘉湖地区城镇饮用水源地水质调查与单项指标评价法分析发现,苕溪水系的4家水厂水源水质较好,基本能达到GB3838-2002《地面水环境质量标准》的Ⅲ类标准,而运河水系6家水厂水源水质较差,多为Ⅴ类或劣Ⅴ类水,主要超标指标为CODMn、氨氮和TP。2)开发了模拟河道生物膜反应器。考察了以弹性填料、软性填料为载体的两组反应器修复受污染水源水过程的氨氮、总氮（TN）、总有机碳（TOC）、CODMn、总磷（TP）去除性能。试验结果表明,两组反应器在流量8L·d-1、曝气强度1100L·h-1、间歇3h曝气条件下经24d挂膜启动后,以弹性填料为载体的模拟河道反应器内氨氮去除率高达70%以上,而软性填料仅为20%左右;以软性填料为载体的模拟河道反应器TP去除率相对较高,达49%;此外,两组不同填料反应器的总氮和CODMn去除性能相近,平均去除率分别为16.5-19.6%和16.0-19.0%。采用两段式模拟河道反应器对受污染水源水进行原位修复,该反应器前段布置弹性填料、后段布置软性填料,考察了曝气强度和进水流量对去污性能的影响。在保持进水流量8L·d-1不变、曝气量为680L·h-1条件下,模拟河道原位修复系统污染物去除性能较好,氨氮、TN、CODMn、TOC、TP和浊度的去除率分别稳定在74.7%、12.7%、30.5%、31.O%、30.7%和81.7%。微污染水体原位修复过程,曝气主要起到促进生物膜更新和强化传质的作用。在保持曝气量680L·h-1不变情况下,系统进水流量由8L·d-1增至24L·d-1,水力停留时间相应缩短至8h,原位修复系统水力负荷的增加导致氨氮、TN、CODMn、TP和浊度的去除率略有下降,最终稳定在67.3%、8.2%、23.5%、14.6%和54.5%,而TOC去除率变化不明显。结果初步揭示,在实际微污染水体原位修复过程,需要根据处理区域的水力负荷确定内设填料的相应面积,在保证合适水力停留时间的前提下,可获得有效、稳定的污染物去除性能。3)模拟河道反应器运行期间,内置生物填料附着的生物膜结构变化显著,填料表面附着的生物量及微生物种类与反应器的污染物去除效率呈正相关;其中,弹性填料丝表面生物量逐渐增多、膜厚度变厚,填料表面颜色由无色逐步向棕褐色、褐绿色转变,并出现一定数量的藻类、后生动物等,但生物膜结构较不均匀,存在大量孔隙或通道;相比而言,软性填料表面附着物以无机物质为主,镜检发现少量藻类、细菌等,且随着反应器的运行填料表面生物附着量呈减少趋势。