水污染问题已经成为制约我国经济发展的重要因素,且近年来河道水污染问题尤其突出。传统河道治理及修复技术种类繁多,河道原位修复技术因其能实现在水体直接降解污染物而备受亲睐。其中微生物技术具有运行简单、抗负荷能力强、适用性广泛等优点,已成为国内外研究的热门。但常规技术往往存在投资较大、需要能耗、构筑不灵活等缺点,不适宜在中小河流开展应用。在此背景下,本文拟开发研制一套无动力浸没式河道水质净化装置,使其具有结构简易、布设灵活方便、无能耗需求等特性,在实际开发运用上,具有重要的实践意义。本论文自行研制的净水装置包括生物膜载体、反应固定器以及透水性半封闭端口三部分构成。以该净水装置为研究对象,本文主要进行三方面的试验:1、自然条件下装置启动效果研究;2、a、b、c三种生物膜基质(因素A),15cm、20cm、25cm三种反应固定器管径(因素B),40%、60、100%三种基质装填密度(因素C)条件下的正交实验研究;3、最优化工艺组合参数的实际验证实验研究。主要结论如下:(一)在平均CODCr浓度为59.39mg/L、平均NH4+-N浓度为7.52mg/L的进水条件下,保持平均水温为18.9℃,水力停留时间为3d,净水装置a、b、c均顺利完成启动,启动时间在27～35天之间。成熟基质的生物膜中,均含有大量藻类、均匀覆盖的菌胶团以及各种原生生物和后生动物。此时,装置a对CODCr、NH4+-N、TN、TP 的去除率分别为 45%、35%～40%、30%～35%、20%;装置b 对 CODCr、NH4+-N、TN、TP 的去除率分别为 35%～40%、30%、25%、15%;装置 c 对 CODCr、NH4+-N、TN、TP 的去除率分别 35%～40%、35%～40%、25%、15%。(二)从正交试验的结果来看,有机物去除方面,因素B和因素C对其去除效果影响较大,在A1B2C2工况下处理效果最好;除氮方面,A1B2C3工况对TN的去除效果最佳,A3B2C3工况对NH4+-N的处理效果最佳;除磷方面,A3B3C1工况对TP的处理效果最佳,A3B3C2工况对P043--P的去除效果最佳。(三)利用综合评分法及综合平衡法,结合各因素的极差分析,得到两组可能的最优组合参数,其分别为A3B2C2和A3B2C3。进一步对优化实验的验证可得,A3B2C3工况综合水质处理效果优于A3B2C2工况,且高于正交实验的九组实验,在该工况下,达到45.8%的CODCr去除率,26.0%的CODMn去除率,22.3%的TN去除率,57.2%的NH4+-N去除率,18.0%的TP去除率以及14.4%的PO43--P去除率。综合而言,从装置的启动、运行、优化的效果来看,本文自行研制的一体化净水装置具有实际的可行性及有效性。