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微污染河流水质深度改善技术探究有助于强化水体生态功能,实现绿水青山,助力美丽中国建设。本研究选取海河流域南部重要支流滏阳河河段为研究对象,利用纤维球、聚氨酯和海绵铁分别与聚乙烯网球组合填料的生物接触氧化系统去除微污染河流氮磷污染物。基于不同填料系统对目标污染物的去除性能,对优选出的填料进行改性,考察改性后填料构建的生物接触氧化系统对目标污染物的强化去除能力、抗水质冲击与温度变化能力。通过微生物群落特征分析,揭示系统强化去除目标污染物的机理,构建ASM3-SMP模型,探讨生物接触系统对有机物转化利用的方式与途径。获得的主要研究结论如下:利用M-K模型和单因子分析等方法对目标河段的水质分布和时空变化特征进行了分析,结果表明,试验河段在2018-2020年各监测断面的CODCr浓度年际变化较大,氨氮（NH4+-N）和总氮（TN）浓度年际变化较小,总体呈现升高趋势。化学需氧量(CODCr)、NH4+-N、TN和TP各污染物指标超过《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）IV类水体标准,超标因子大小为:TN>TP>NH4+-N>CODCr。纤维球、聚氨酯和海绵铁分别与聚乙烯构成组合填料生物接触氧化去除微污染河水氮磷污染物。结果发现,聚氨酯组合填料反应器脱氮性能最好,NH4+-N和TN去除率达到85.3%、65.5%;海绵铁组合填料反应器对TP的去除率最高,去除率达到88.8%。采用化学氧化—明胶蛋白接枝法和化学氧化—铁离子覆盖法分别对聚氨酯和聚乙烯材料进行了改性。结果显示,聚乙烯网球表面覆盖了铁离子,聚氨酯材料表面粗糙度、比表面积和结构纵深增大,改性后聚氨酯内置于聚乙烯的组合填料系统,启动挂膜时间由20天缩短至13天。填充比50%和溶解氧4 mg/L条件下,系统NH4+-N、TN、TP和CODCr去除率分别提高了10.08%、9.89%、36.93%和17.84%,出水TN浓度仅为1.60 mg/L,系统抗水质冲击和温度变化的能力也相应增强。改性组合填料系统生物膜的群落分析结果表明,组合填料微生物多样性增大,Ace、Chao和Shannon指数升高。变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）和硝化螺旋菌门（Nitrospirae）成为优势菌门。分析填料生物膜微生物菌群结构与功能微生物的协同作用。聚氨酯与聚乙烯填料改性组合后更易富集去除氮磷的功能性微生物菌群;AOB、NOB、反硝化菌属和除磷菌的占比由填料改性前1.32%、3.42%、8.59%和3.23%提高为2.04%、4.52%、11.33%和8.96%,系统去除氮磷的性能达到强化。将生物膜胞外聚合物（EPS）、微生物代谢产物（SMP）及XSTO三者电子转移过程与途径相耦合,构建有机物降解ASM3-SMP模型。不同组分的模拟值对参数变化的灵敏度排列如下:UAP中μH>kUAP>YH>KO;BAP中khyd;EPS中μH>kEPS>YH>KO>μEPS>YEPS>KEPS,μH>kSTO>YH。以葡萄糖为底物的试验结果与模型进行校准（r2>0.85）,附着生物膜微生物去除氮磷污染物过程外碳源主要流向规律为:UAP为9%,EPS为33%,XSTO为21%,DO为7%,新细胞合成30%。该结果表明微生物有机物合成代谢占比高,同化作用和碳源储备能力强,有利于促进氮磷的去除。该论文有图62幅,表43个,参考文献212篇。