本文主要研究了磷元素在饮用水处理GAC-石英砂双层滤料生物活性滤池中的限制因子作用及其在提高反应器对有机物去除效率上的应用、生物活性滤池内的生物量和微生物活性、主要微生物类群的生长规律和反应器的运行特性，以徐州市地面水厂生产性沉淀池出水为实验原水进行了小试规模的现场实验，得到如下主要结论： (1)证明了P是实验用原水中主要的限制性营养元素；利用这一结果，在国内外首次在小试规模的现场实验中成功地通过外加磷盐的方法提高了饮用水生物处理反应器对有机物的去除效率；实验期间，加磷滤池对CODMn的去除率由＜15％提高到＞20％，比对照滤池高6.02个百分点；其出水以BGP表示的生物稳定性比对照滤池高一倍左右； (2)将加磷量控制在20μg/L之内时，发现微生物对P的利用与有机物的去除之间有较好的线性关系，而且不会造成磷酸盐污染； (3)得出在饮用水贫营养环境下微生物对C、P需求的一些定量关系：①在与本研究类似的原水中，如果P含量低于CODMn：P=100：0.8时，可能成为微生物生长代谢的主要限制因子；②类似环境中，微生物生长代谢所需要的BCODMn(biodegradableCODMn)：P=100：1.7，说明饮用水环境中贫营养微生物合成代谢与分解代谢之比大于富营养微生物，对P的需求按比例计算也高于后者；③类似环境中微生物合成代谢需要的BCODMn：P为100：2.6； (4)从适用性、有效性、安全性和经济性等角度考虑，加磷提高生物活性滤池对有机物的去除效率都是一种可行的技术，特别是其药剂成本极为低廉，每吨水仅为0.05分钱左右，一个105m3/天的水厂一年仅为2万元左右，适合我国的国情； (5)改进并在国内首次应用了生物量测定的脂磷法，并证明该方法在贫营养环境下生物量的测定中优于培养法；发现生物活性滤池内的生物量基本处于10nmol-P/cm3填料的数量级上；同一反应器内部生物量随填料深度增加而下降，下部填料中贫营养细菌的比例增加； (6)不同反应器间生物量差异悬殊，但对有机物去除效率相当，说明生物量是过量的，这一现象可以解释反应器的抗冲击负荷和抗低温能力，其本身可以用反应器中的微生物为r-策略者的繁殖策略理论来解释； (7)生物活性滤池内的微生物活性在10-2mgO2/(cm3填料·hour)和10-4mgO2/(nmol-P·hour)的数量级上，悬浮生物量一般占总生物量的13～19％，但主要由老化脱落的生物膜构成，对活性几乎没有贡献； (8)发现生物活性滤池中异养细菌、氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌的生长呈现明显的阶段性，其中后者的对数期由于它在与氨氧化细菌的偏利互生关系中处于受利方而比前两者延迟一个月左右；微生物的生长受到低温抑制，进入对数期的折点温度在6℃左右； (9)在CODMn、NH4+-N、NO2--N、浊度的进水平均浓度分别为4.28、0.25、0.015mg/L和5.15ntu的情况下，两个生物活性滤池对前三者的平均去除率分别达到18.13％和17.10％、47.34％和40.93％、91.73％和90.75％左右，出水浊度降至0.85和0.97ntu，不高于对照普通砂滤池出水；Ames致突变活性比常规工艺出水最多可降低24％； (10)受DO限制，生物活性滤池最多可去除1.60～1.70mg/L左右的NH4+-N，此时有1/3左右的NH4+-N通过同化作用去除； (11)生物活性滤池对进水中0.2～0.5mg/L的余氯具有一定的抗性；水温高于5℃时，生物活性滤池运行不受温度的影响。