近年来,我国城乡饮用水源地普遍受到不同程度污染,群众饮用水安全已成为我国亟待解决的重大社会问题。本论文在调查分析杭嘉湖地区典型小城镇饮用水源地水质污染特征的基础上,针对目前污染水体生物修复技术存在的问题,开展固定化生物膜强化脱氮除磷工艺研究,以期为我国饮用水源安全保障提供技术支撑。主要研究结果如下：1、以自行设计的河道型生物膜反应器为对象,考察自然挂膜和改进型闷曝排泥挂膜两种启动方式对受污染源水修复系统启动与污染物去除性能的影响。结果表明,采用改进型闷曝排泥挂膜实现生物膜修复系统快速启动,启动周期比自然挂膜法提前一周；挂膜成熟后,两组反应器的氨氮(NH4+-N)、高锰酸盐指数(CODMn)平均去除率均分别稳定在92%、82%以上；相比而言,改进型闷曝排泥挂膜启动后系统对曝气工况的变化具有更强的适应能力。2、生物膜修复系统在停曝时间-曝气时间8h-16h和16h-8h两种间歇曝气条件下,NH4+-N、总氮(TN)、CODMn平均去除率分别稳定在(93.0±2.6)%、(19.4±4.6)%、(78.1±3.4)%和(81.2±5.3)%、(50.0±5.0)%、(76.4±4.0)%；结果揭示,通过间歇曝气策略将体系DO控制在0.5mg·L-1-1.5mg·L-1,可有效抑制生物膜内亚硝酸氧化菌生长及其活性,从而实现受污染水源水生物修复过程短程硝化反硝化脱氮。在无曝气、两点配水条件下,体系DO维持在0.22mg·L-1-0.85mg·L-1,生物膜修复系统有机碳源合理分配,系统后段碳源限制导致脱氮效率低的问题得以有效解决,TN去除率达35%,出水NH4+-N、TN、CODMn浓度均达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的Ⅲ类标准。3、针对固定化生物膜修复工艺存在的生物膜内磷累积导致系统除磷性能恶化的问题,以受污染水源水为研究对象,开展表层生物膜脱除(SBD)和全层生物膜脱除(FBD)两种排泥方式对系统除磷长效性和运行稳定性的影响研究。结果表明,修复系统启动1周后除磷效率达46.9%,随后系统除磷性能逐渐恶化。采用FBD方式后系统除磷效果得到恢复,溶解性磷酸盐(DP)去除率维持在30%以上近1个月,单位填料表面的微生物饱和吸磷量达(318.5±21.5)mgTP·m-2填料表面积。采用SBD方式处理后系统除磷性能未能得到有效改善,30%以上DP去除率仅维持1周左右,单位填料表面微生物饱和吸磷量仅为FBD的0.68倍。相比而言,FBD处理后生物膜内溶解氧扩散在成膜初期不受限制,一定程度上抑制了反硝化菌生长,利于聚磷菌定殖、富集。FBD处理后填料表面仍附着少量微生物及其分泌物(如胞外多聚物等),与新填料表面光滑特性相比,其更高的孔隙率和更强的生物亲和性有利于微生物快速成膜,保证排泥强化除磷后系统NH4+-N、CODMn、TN去除性能稳定。