固定化技术自问世以来，就以空前的速度向前发展，其中选择合适的包埋剂和包埋条件，将微生物包裹在凝胶的网络结构中，以形成固定化微生物的包埋法已受到了广泛的关注。大量研究结果表明，与天然包埋材料（如琼脂、角叉莱胶、海藻酸钙等）相比，有机合成高分子化合物（如聚丙烯酰胺简称ACAM、聚乙烯醇简称PVA、光硬化树脂等）作为包埋材料具有机械强度高，耐生物分解性好，生物毒性较低和固定化操作较容易，价格低廉等优点。尤其是聚乙烯醇饱和硼酸（PVA-H₂BO₃）法成为目前最常用的包埋固定化方法之一，但该方法由于PVA凝胶的传质阻力较大，在一定程度上会影响底物及氧的传递，从而影响包埋固定化微生物的生物活性。因此改善PVA凝胶的传质性能对于提高包埋固定化微生物活性及水处理的效率有着重要的意义。本论文在查阅大量资料并对固定化生物处理技术有一定了解的基础上，对包埋材料的改进进行了探索性的试验。主要从目前应用最为广泛的PVA-H₂BO₃包埋法入手，研究了添加吸附剂粉末活性炭和凹凸棒土对包埋固定化凝胶小球性能的影响。试验以固定化凝胶小球的成球性能及生物活性（以COD降解率表示）为指标，通过正交试验研究了活性炭及凹凸棒土添加量对PVA凝胶性能的影响，分别得出了添加活性炭和凹凸棒土凝胶小球的最佳配方，并在此基础上对两种最佳配方的凝胶小球的初期溶出过程、粒径对生物降解性能的影响及其传质性能做了对比性研究。研究结果表明：1、以固定化凝胶小球的成球性能及生物活性（以COD降解率表示）为指标，通过正交试验得出添加活性炭固定化微生物凝胶小球的最佳配方为A₁B₃C₃，添加凹凸棒土固定化微生物凝胶小球的最佳配方为A₁B₂C₂。2、溶出试验结果表明：无论是添加活性炭还是添加凹凸棒土的凝较小球，在清水条件下曝气十天左右，溶出过程可基本结束。3、从两种最佳配方不同粒径的固定化凝胶小球去除氨氮试验中可以看出，凹凸棒土凝胶小球NH₄-N去除率要比活性炭凝胶小球NH₄-N去除率高3％～20％左右，且两种配方的大粒径球（5mm）的NH₄-N去除率比小粒径球（3mm）的NH₄-N去除率高5％～10％。这说明添加凹凸棒土材料的固定化凝胶小球的生物活性较好。4、从比好氧率（SOUR）的测定结果可以看出，凹凸棒土凝胶小球的SOUR比活性炭凝较小球的SOUR大1～10 mgO₂／mgMLVSS·h，且大粒径球的SOUR比小粒径球的SOUR相对大2～6 mgO₂／mgMLVSS·h。5、通过按照添加两种吸附剂的最佳配方制成的空白与生物凝胶膜的扩散系数测定试验发现：随着曝气时间的变化空白凝胶膜的扩散系数比生物凝胶膜的扩散系数变化大，且生物膜中COD、NH₄-N、NO₃-N、NO₂-N的扩散系数整体呈现先减小后增大的趋势，分析原因可能是因为凝胶膜初期溶出物质的干扰所致；30天后测定发现，添加凹凸棒土生物膜比活性炭生物膜中NO₂-N、NO₃-N、NH₄-N、COD的传质系数分别高48％，15％，12％，6％。这说明粉末凹凸棒土对凝胶膜传质性能的改善要优于活性炭。