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近年来全球气候变暖与环境水体恶化趋势仍未得到根本扭转,湖库藻类频繁爆发,严重影响水体生态系统和人畜饮用水安全。为此,研发经济高效的污染原水强化除藻脱氮工艺技术,需求迫切。论文针对我国东部河网地区原水高藻高氨氮的水质污染特征,研发了悬浮球填料-沸石-活性炭级配的新型曝气生物滤池,开展了新型滤池工艺性能与参数优化、长期运行过程消毒副产物生成风险评估、不同滤料对常规污染物与藻毒素的吸附降解特性和去除机理等研究,取得的主要研究成果如下：1、针对我国东部河网地区原水的高藻高氨氮水质污染特征,研发了沸石-GAC-悬浮球填料级配的新型生物滤池,启动阶段3组反应器的NH4+-N平均去除率分别为84.8±10.5%、95.6±2.5%和97.7±2.3%,TOC平均去除率分别为47.9±24.6%、54.44±22.9%和63.4±12.6%,藻细胞去除效率47.8±±29.1%、59.2±±25.1%和69.3±29.3%;相比于对照反应器(R1),布设悬浮球生物填料的反应器(R2、R3)具有较高的TOC,藻细胞和氨氮去除性能。当系统HRT降至4h、气水比降为4：1后,R3反应器NH4+-N平均去除率在90%以上,表明级配有悬浮球生物滤料的曝气生物滤池具有高效的NH4+-N去除能力。进一步分析生物滤池处理过程消毒副产物生成潜能和风险发现,藻类有机物(AOM)氯化消毒过程易形成二氯乙酸、三氯乙酸和三氯甲烷等消毒副产物,经曝气生物滤池处理后卤乙酸生成风险明显降低,但三氯甲烷的生成风险仍然较高。2、研究滤池中不同滤料对高藻高氨氮原水的污染物吸附和生物降解性能发现,藻细胞主要由滤料的吸附作用去除,3种滤料单独作用下,藻细胞的去除率均能达到72.0%左右。TOC的去除主要通过沸石滤料的吸附以及GAC和悬浮球生物填料的生物降解作用,其中沸石和GAC对TOC的去除率分别为41%和60%。在氮素吸附方面,沸石可有效吸附NH4+-N,4h内NH4+-N去除率达30%。GAC可有效进行生物硝化作用,GAC对NH4+-N的去除率为29.9%。沸石滤料对NH4+-N的吸附过程和GAC对NH4+-N硝化过程均满足一级动力学方程,其吸附动力学常数Ka和硝化反应动力学常数Kb分别为0.105h-1和0.008h-1。结果表明,3种滤料通过合适的滤料层级配,对NH4+-N和TOC的去除效果优于单一滤料处理效果累加,这种滤料组合方式具有明显的生物滤池强化作用。3、鉴于高藻原水生物处理过程存在藻毒素生成风险,研究了不同滤料对藻毒素的吸附和生物降解性能。结果表明,3种滤料对藻毒素均有一定吸附作用,其中GAC对MC-LR的吸附效果最好,去除率达88.0%。在藻毒素生物降解方面,GAC具有明显的藻毒素降解性能,48h内,GAC滤料对MC-LR的降解效率为96.8%。应用LC/MS分析MC-LR的生物降解产物发现,中间产物主要为线性MC-LR、四肽化合物以及Adda基团,推测生物滤池对MC-LR的降解主要通过含有共轭双键的Adda基团脱除和矿化实现。