随着我国人口的不断增加及城市化进程的不断推进,给水厂的数量也在不断增多,污泥量呈指数型增长的态势,每年大约产生150-240万吨干污泥,如此巨量的给水污泥需要合理筹划研究,进行经济有效的综合利用,否则简单地处理或直接排入到自然环境中,不仅严重污染环境,而且还会造成水资源与能源的浪费,因此合理处置给水厂污泥成为当前亟需解决的问题。鉴于铝盐污泥具有强大的磷吸附潜力并且材料方便易得,探讨水厂铝盐污泥的制备陶粒处理生活污水,可以节省污泥处理成本、降低环境污染,实现污泥的资源化、无害化和减量化,对节约水资源、改善生态环境,推进水环境可持续发展具有重要意义。本论文首先以给水厂铝盐污泥作为主要原料,通过研究在给水厂污泥陶粒制备过程中的各种控制条件,分析不同因素对制备陶粒的影响,获得最佳的给水厂污泥陶粒制备工艺,为新型陶粒的开发提供工艺参考和技术支撑。陶粒烧制成功后,研究了陶粒投加量、水力停留时间、初始磷浓度、污水pH和温度等因素对给水厂污泥陶粒吸磷性能的影响,利用动力学方程、等温吸附模型对吸附过程进行线性拟合。研究了实验室专利高效脱氮菌株XP-1、CL-1、CL-3以及活性污泥在给水厂污泥陶粒表面生物膜形成特性,设计了陶粒生物膜反应器,考察了水力停留时间(HRT)、填料层高度对所制备陶粒生物膜脱氮除磷及有机物去除效果的影响,为推广陶粒用作水处理填料提供依据。本研究结论如下:(1)本研究以济南某给水厂污泥为原料制备陶粒,辅料为少量粘土,其中给水厂污泥的掺加量为75%-80%,经1150℃焙烧而成,焙烧时间为8-10分钟。其中,干燥条件为105℃、2小时,预热条件为300-400℃、20-30分钟。通过对陶粒成球阶段的摸索,确定了稳定成球的最佳控制条件:两次进料时间间隔在15分钟以上以保证粉料充分粘附,控制成球机转速为30-40 r/min,原料与粘合剂交替添加,粘合剂的添加量约为10%。(2)在试制成功后对制备的陶粒进行了物理性质表征测试,结果显示陶粒的平均粒径为6～8 mm,比表面积可达4.75-4.95 m2/g、筒压强度达到了 4.2 Mpa以上、磨损率小于1.3%、孔隙率为48%-52%,具有吸附性强、机械强度高、耐压不易碎的特点,具备较好的渗透性能和持水性能,适于用作水处理填料。(3)不同反应条件对给水厂污泥陶粒吸磷性能的影响结果显示:给水厂污泥陶粒的吸附容量随着陶粒投加量的增大而逐渐减小,当投加量为20 g/L时,吸附容量最高可达2.3 mg/g;给水厂污泥陶粒的吸附容量和磷去除率随着水力停留时间的增加而逐渐增大,吸附过程在6-8 d时基本达到反应平衡;给水厂污泥陶粒的吸附容量随着初始磷浓度的增大而逐渐增加,当初始磷浓度为30 mg/L时,吸附容量最高可达2.2 mg/g,去除率可达91.2%;给水厂污泥陶粒的吸附容量随着污水pH的减小而逐渐减小,保持污水pH值为中性或偏碱性有利于陶粒吸附除磷,在pH = 7时对溶液中磷的去除率可达92.8%。(4)在HRT为42 h、填料高度为80 cm时,其出水三项指标能够总体达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准的要求。其中TP所需的水力停留时间最短为24 h;出水COD、TP随着HRT的增加,去除速率先增加而后趋于稳定;出水TN随着HRT的增加而缓慢减少。COD在近进水端去除效率高;TN在好氧段去除效率高;对TP的去除主要通过填料的吸附作用而实现。本研究以充分利用给水厂铝盐污泥,探索给水厂污泥陶粒用作水处理填料为立足点,从济南某给水厂取得污泥,探索给水厂污泥陶粒制备的最佳工艺条件,并利用铝盐污泥对磷的吸附特性,设计了以给水厂污泥陶粒为填料的小型反应器,考察反应器的最佳运行条件,使污水达标排放,实现了给水厂铝盐污泥的无害化利用和处理污水的有机统一。