本论文针对现有曝气生物滤池存在的问题及我国水源水污染现状,结合嘉兴市有机物、氨氮和锰复合污染的水质特征,开展了对陶粒、火山岩、沸石/轻质载体组合填料的比选研究,目的在于提供曝气生物滤池预处理重污染原水的方法。通过实验室模拟重污染原水水质,研究了双级曝气生物滤池、单级陶粒和单级火山岩BAF,在水力负荷2m~3/m~2·h,气水比1:1,温度25℃左右,pH值6.5～7.5稳定运行时的去除效能。研究表明双级曝气生物滤池与单级陶粒、单级火山岩BAF相比,拥有更强的去除有机物、氨氮和锰的效能,平均去除率分别为39.64%、90.70%和94.5%。同时具有较强的生物稳定性和安全性,粒径3～15μm颗粒物平均去除率在55%以上。与混凝沉淀组合具有协同强化作用,混凝剂投加20mg/L对高锰酸盐指数平均去除率为66.67%。基于双级曝气生物滤池对污染物的高效去除效能,深入研究了水力负荷、气水比、温度、pH值、污染负荷、反冲洗、滤池关闭等因素对双级曝气生物滤池运行的影响,试验结果表明:水力负荷1.5～2m~3/m~2·h,气水比1:1,温度20～30℃,pH值7.0～8.5为滤池最佳运行参数。在最佳运行条件下,滤池对氨氮和锰复合污染的抗冲击负荷能力较强,仍保持高效的去除效能,但有机物污染负荷使氨氮的去除效率下降到60%左右。反冲洗的最佳参数是:反洗周期依水质污染程度不同为15～45d,反冲洗为气水联合反冲洗。先气洗的强度为5L/m~2·s,冲洗时间为15min,后单独水洗的强度为5L/m~2·s时,漂洗时间确定为3min。滤池关闭28d重启后,8h可恢复对有机物的去除能力,对氨氮的去除能力受滤池关闭的影响不大。双级曝气生物滤池的特征在于:在滤池的下级以轻质材料为载体,上级采用1～2mm孔径的沸石。它的优越性在于:轻质载体依靠滤池内的曝气和水力提升混合作用,底部处于悬浮状态,中部处于挤压过滤状态,上部处于流化状态。悬浮态避免了滤层进水端表面污泥层的形成,挤压态载体发挥滤池的截留作用,使得斜发沸石避免了悬浮物对其表面的包裹及孔隙的堵塞,可以高效的发挥硝化作用和吸附作用。双级曝气生物滤池能整体实现对有机物和氨氮协同的高效去除作用。本论文的主要成果将对国家水体污染控制与治理科技重大专项“高氨氮和高有机物污染河网原水的组合处理技术集成与示范”具有指导性作用和意义,为曝气生物滤池工艺在重污染水源水预处理中应用提供技术依据。