针对村镇生活污水处理技术特点研发的腐殖填料生物滤池技术稳定运行中具有不排泥的特点,即不需要反冲洗又可维持腐殖填料渗滤性能的稳定,目前没有合适的理论体系给予科学的解释,初步推测与颗粒填料内微生物生长衰亡规律以及渗滤性能演变规律有密切联系。同时虽然腐殖填料抗堵塞性能突出,但长期运行过程中依旧存在堵塞的风险,工艺的优化和提升过程中需要重点研究微生物生长衰亡规律与渗滤性能演变规律的特征关系。本研究基于玻璃微珠填料生物滤池研究渗透系数、微生物量和基质浓度时间和空间分布特征,分析了颗粒填料生物滤池渗滤性能演变规律。在此基础上,分别建立了基质迁移与降解模型、微生物生长与衰亡模型、孔隙率变化模型和渗透系数变化模型,综合以上四个模型构建了一维恒定流生物堵塞模型。再结合颗粒填料生物滤池渗滤性能演变规律研究的实验数据,检验和修正了生物堵塞模型。最后,基于生物堵塞模型模拟分析了间歇式颗粒填料生物滤池渗滤性能演变规律。研究结果表明:各层填料相对渗透系数随时间进行逐渐下降且下降速率呈梯度分布。沿渗流方向,基质不断被微生物吸附降解,基质浓度逐渐下降,微生物增长速率逐渐减小,使相对孔隙率下降速率逐渐减小,最终造成渗透系数下降速率在时间和空间上呈现差异性。具体表现为:上层填料基质浓度高,微生物增长速率快,相对渗透系数下降较快,最先发生堵塞;而中下层填料由于缺乏足够的基质供给,微生物生长缓慢,相对渗透系数下降缓慢。通过研究影响率发现,0-5cm层填料渗滤性能的变化对总填料层渗滤性能变化的影响程度逐渐增大,最终接近于1;证实了总填料层的堵塞主要是由0-5cm层填料堵塞引发的。颗粒填料渗透系数随孔隙率变化的特征关系与颗粒填料粒径大小有关,只考虑孔隙率变化对渗透系数影响的宏观模型并不适用于模拟不同粒径颗粒填料渗透系数的变化。针对0.45-0.7mm、0.7-1.0mm、1.0-1.2mm三种不同粒径颗粒填料,综合基质迁移与降解模型、微生物生长与衰亡模型、孔隙率变化模型和渗透系数变化模型,分别建立了适用于相应粒径范围的生物堵塞模型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。模型反映了同一进水基质浓度下微生物生长衰亡规律与颗粒填料渗滤性能演变规律的特征关系。基于颗粒填料生物滤池渗滤性能演变规律研究实验数据检验表明,采用微元法并以达西定律为基础建立的基于生物堵塞模型求解总填料层渗透系数的方法具有可行性。生物堵塞模型Ⅰ、生物堵塞模型Ⅱ和修正后的生物堵塞模型Ⅲ可以较好的模拟颗粒填料生物滤池渗滤性能动态变化过程。间歇式颗粒填料生物滤池模拟结果表明,随着基质不断被微生物降解,基质浓度沿填料深度逐渐降低且下降速率逐渐增加,大部分基质被上层填料微生物降解。微生物沿填料深度呈递减趋势,上层填料由于基质浓度高,使微生物增长速率快,中下层填料基质浓度低,微生物增长缓慢。渗透系数变化受到微生物积累量的影响,上层填料渗透系数下降较快,中下层填料渗透系数下降较慢,后期底层填料由于缺乏基质供给,微生物进入内源呼吸期,微生物量减少导致渗透系数出现回升。当进水基质浓度为200mg/L时,间歇式颗粒填料生物滤池相对渗透系数下降缓慢且其稳定运行时间是连续式颗粒填料生物滤池的2.3倍。通过对比两种运行方式下微生物净比增长速率发现,间歇式运行方式具有限制微生物总量增长的优势,同时其抗有机负荷冲击能力强。以上研究结果表明,颗粒填料生物滤池生物堵塞模型可以较好的模拟微生物生长衰亡规律与渗滤性能演变规律的特征关系,可以为颗粒填料生物滤池技术抗堵塞机理的解读和应用提供重要的理论支撑。