利用两种新型的人工载体ACP(Aaagular Cubic Polystyle)和PM(Polystyle Miture)实现生物强化技术，对湖水中的土著微生物进行有效富集，构建出丰富的生物相，通过人工载体表面上多种微生物的共同协同作用来去除去除氮磷、藻类、有机物、藻毒素等污染物，进一步修复水源地生态系统，提高生态系统的自净能力，最终达到持续改善水源地水质的目的。论文通过中试与小试相结合的方式，引入太湖梅梁湾原水，进入试验池，考察不同人工载体密度、不同停留时间作用下的人工载体改善水质效果情况，并确定了最佳的人工载体密度和停留时间；通过对人工载体生物特性的分析，对人工载体进行有效的改进；对藻毒素、持久性有机污染物(POPs)等微量有机物进行了降解实验；利用现代分子生物学技术探索了生物强化系统中微生物学特性；并运用该技术构建新型生态系统作了系列研究。结果表明，利用生物强化技术进行水源地水质改善效果明显，水源地生态系统得到一定程度的修复。 当人工载体ACP和人工载体PM的密度从7.8％、13.1％增加到18.2％时，浊度、总氮、氨氮、总磷、有机物的去除率有所增加，其中人工载体密度从7.8％增加到13.1％时污染物的平均“比去除率”高于人工载体密度从13.1％增加到18.2％。当水力停留时间从3d、5d增加到7d时，考察生物强化技术对浊度、氮、磷、有机物、藻类的去除效果。随着水力停留时间的延长，这些污染物指标的平均去除率得到显著提高。增加水流速度对TN、NH3-N、TP的去除有一定的促进作用，而对CODMn、UV254、TOC、DOC等有机物的去除收效甚微。 对人工载体上的生物膜厚度、生物膜重量、生物量、生物活性分析，结果表明：不同位置的生物分布大不相同，综合比较结果，试验池横向2～6m，纵向0～1.2m位置的人工载体相比较其它位置的人工载体，其生物分布较为丰富。 通过对人工载体ACP和PM的生物量和生物活性等人工载体表面的生物特性分析，对人工载体ACP和PM作了进一步改进后，得到改进后的组合人工载体，微生物试验表明，改进后的组合人工载体在富集微生物的生物量和生物活性较未改进前提高了20％～40％。 污染物去除效果方面，当改进后组合人工载体的密度为13.1％、水力停留时间为7d的条件下，改进后的组合人工载体对浊度、TN、TP、CODMn、Chl-α的平均去除率达到了最高，分别为87.07％、41.14％、70.42％、32.38％、80.82％。与改进前两种人工载体各自对水体中污染物的去除效果比较，改进后的组合人工载体进一步改善了水质状况。对水中微囊藻毒素的降解效果结果表明，TMC-LR的降解率达到了99.73％，TMC-RR的降解率达到了97.10％，EMC-RR的降解率达到了75.44％，对EMC-LR的降解率达到了100％，改进后的组合人工载体对微囊藻毒素的降解效果显著。 对POPs的降解试验表明，通过GC-MS分析水源地原水的有机物种类，共检测出24种常见的有机物，经过人工强化富集微生物处理后，GC-MS显示，对总峰面积的去除率为66.57％。其中，原水检测中出的硝基苯、1，2，4-三氯苯、阿特拉津、邻苯二甲酸二丁酯的浓度均低于《地表水环境质量标准》(GB8383-2002)中各自的限值标准，表明原水未受到这几种有机物的污染。 当改进后组合人工载体的密度为13.1％时，考察不同水力停留时间对特定有机污染物的降解影响考察，7d后硝基苯的降解率接近100％：1，2，4-三氯苯的降解率为91.73％，阿特拉津的降解率为82.21％，邻苯二甲酸二丁酯的降解率为90.56％。随着水力停留时间的延长，微量有机物的降解效果得以提高。 对动态降解试验池中的特定有机物的降解菌进行分离、培养、提纯，挑选得到降解硝基苯的一菌株，经鉴别为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)；得到降解阿特拉津一菌株，经鉴别为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)；得到降解邻苯二甲酸二丁酯一菌株，经鉴别为短杆菌属(Brevibacterium sp.)，对各自的降解菌的降解特性显示，降解特性满足一级反应动力学模型。 对改进后组合人工载体的试验池中取样观察生物富集特性，对浮游动物考察结果表明，试验池中原生动物、甲壳类浮游动物、轮虫类浮游动物的数量和种类比试验对照池，都有很大程度的提高，对浮游动物的富集效果明显增强。对浮游植物的考察结果显示，改进后的组合人工载体在优化浮游植物种群的同时，提高了浮游植物多样性、减少了浮游植物的生物量，对有毒有害的微囊藻的生长有一定的抑制作用，微囊藻生物量能减少61.84％。 通过DAPI荧光染色法来研究总细菌的富集特性，改进后的组合人工载体上富集的细菌总数比湖水中的细菌总数高出了8～9个数量级，利用PCR检测技术，从溶藻试验中培养、分离、鉴定得到一株溶藻细菌，属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.)，对其溶藻效果和溶藻方式进行了探讨，其富集性能的考察表明，假单胞菌的平均丰度能达到2.0％。通过杂交反应，荧光镜检，对硝化细菌和反硝化细菌的富集特性观察，经过生物强化技术的有效富集，亚硝酸菌的数量有很大的提高，提高了近8个数量级，中层位置上的亚硝酸菌的平均数量高于上层和下层位置上富集的平均数量；硝酸菌的数量有很大的提高，提高了约7～8个数量级，上层位置上的硝酸菌的平均数量高于中层和下层位置上富集的平均数量；反硝化细菌的数量为4.5×108cells/g，下层比上层和中层的反硝化细菌的数量要高。 利用改进后的组合人工载体来构建新型生态系统，把河蚬、鲢鱼、虾引入到改进后的组合人工载体系统中。在改进后的组合人工载体的密度为4.3％的条件下，通过试验证明，新型生态系统对浊度平均去除率为89.84％，对氮磷的平均去除率超过了65.62％，对有机物的平均去除率能达到41.83％，对藻类的平均去除率超过了84.37％，与前期试验相比，新型生态系统对水源地水质的改善效果明显提高。