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生物法进行污水脱氮除磷等过程时,由于缺乏电子供体（碳源）通常需外加易降解碳源,然而通常采用的液态有机碳源存在需要经常补充,未完全反应还易造成水体二次污染等缺点,不利于污水的长期处理。研究发现固态缓释碳源能够避免影响出水水质的风险,有利于水处理系统的稳定运行。因此,本课题在废弃物资源化的前提下研究了骨架材料对污泥小分子碳源（短链脂肪酸）的吸附性能,为制备新型固态缓释碳源的可行性提供参考依据。研究表明污水处理厂剩余污泥发酵产生的短链脂肪酸（SCFAs）作为碳源材料有很好的污水处理效能,但是针对骨架材料吸附提取该污泥小分子碳源制备新型固态缓释碳源的研究尚未见报道。本研究以蛋壳为原料采用超声辅助法将超顺磁性铁氧体材料（简称磁性介质）与水滑石（LDH）进行复合改性合成磁性LDH,研究以其作为载体对污泥小分子碳源的吸附性能。研究考察了吸附剂剂量,吸附时间和转速对污泥小分子碳源吸附效果的影响,通过均匀实验设计与响应面法相结合的方法优化吸附参数。为拓宽其作用面,本研究还采用一步发泡法将合成的磁性LDH与聚氨酯（PU）复合制备得磁性LDH/PU复合材料,研究以其作为骨架材料从污泥发酵液中吸附提取污泥小分子碳源作为外加碳源用于生物脱氮过程中的NO3-N去除性能。主要研究内容和结论如下:1.《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》着重在环境、资源以及能源这三个重要领域作出新的要求,即采取将“综合治污与废弃物循环利用”来作为优先任务,故本研究充分利用了禽蛋废弃物和污水处理剩余污泥两大固体废弃物。研究重点考察了以蛋壳为原料合成的骨架材料对污泥小分子碳源的吸附性能,从而实现了废弃物资源化利用,有效降低了研究成本,同时为后续将其作为生物脱氮外加碳源加强污水营养物去除的研究奠定了理论基础。2.在单组分吸附实验状态下,实验合成的磁性LDH骨架材料投加量和吸附时间对SCFAs的吸附有显著影响,当吸附剂剂量由2 g·L-1增加到14 g·L-1时,磁性LDH对SCFAs的吸附效率由27%迅速增加到90%,磁性LDH对SCFAs的吸附属于快速反应过程,当吸附10 min时,吸附效率就已经达到85.9%,吸附30 min后,吸附效率能达到92.4%,此后随着时间的延长,到60 min吸附效率趋于平稳。另外对SCFAs的吸附动力学数据更符合准二级动力学方程,磁性LDH对SCFAs的吸附过程是多种作用机理的协同,当中既有物理吸附也有化学吸附。这也进一步证明了采用超声辅助法制备的磁性LDH是一种新型高效吸附材料,能够实现对SCFAs进行有效吸附。3.基于单因子吸附性能实验,使用均匀设计与响应面法相结合的方法对磁性LDH吸附SCFAs的实验数据分析后,得到磁性LDH对SCFAs的吸附效率随吸附剂剂量、吸附时间和转速变化的回归方程。利用该回归方程可以得到磁性LDH对SCFAs的吸附提取理论最优参数为:吸附剂剂量为16 g·L-1,吸附时间为50 min,转速为70 r·min-1,在此条件下磁性LDH对SCFAs的理论最大吸附效率可达95.7%。4.为了更加贴近工程实际运用,拓宽其作用面,本研究在完成磁性LDH粉体对SCFAs的吸附性能研究后,将骨架材料与PU复合制备得磁性LDH/PU复合材料。该材料兼顾了磁性LDH骨架材料吸附性良好和PU发泡材料疏松多孔比表面积大等优点。研究结果显示磁性LDH/PU复合材料对SCFAs的吸附效率比磁性LDH骨架材料提升了20%左右,结果表明将磁性LDH和PU复合能够实现对SCFAs的有效提取,还能利用外加磁场迅速将分散在溶液中的泡沫材料迅速回收。5.验证了将磁性LDH/PU复合材料吸附提取SCFAs后的磁性LDH/PU-SCFAs作为生物脱氮碳源对NO3-N的去除性能。实验结果表明:在C/N为4:1情况下碳源的利用效率比C/N为6:1时高,说明在较高C/N情况下会有部分碳源被微生物用来自身生长繁殖,造成碳源浪费。不仅如此,将C6H12O6和磁性LDH/PU-SCFAs分别作为外加碳源对照时发现,磁性LDH/PU-SCFAs在释碳的过程中缓释效果明显,在相同C/N情况下,磁性LDH/PU-SCFAs作为碳源比以C6H12O6作为碳源时碳源利用率提高了6.7%,表明本实验所制备的磁性LDH/PU-SCFAs可以作为生物脱氮过程中的一种新型高效外加缓释碳源。6.经过X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、热重（TG）、差示扫描量热（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对吸附前后的骨架材料进行表征分析,结果发现本研究所制备的磁性LDH具备典型水滑石层片状结构,吸附SCFAs后其成功插层进入LDH层板间,磁性LDH/PU复合材料具备PU泡沫疏松多孔比表面积大的特点,同时将LDH吸附材料均匀分散在整个体系中。经过对完成再生处理的磁性LDH和磁性LDH/PU复合材料的吸附性能进行研究,结果表明磁性LDH和磁性LDH/PU复合材料在吸附SCFAs后不仅可以作为外加缓释碳源使用,还可以多次循环补充SCFAs,实现材料充分利用,提高使用效率的同时降低成本。本研究结果对于污水营养物去除以及废弃物资源化利用具有重要的理论价值和现实意义。