城市污水厂污泥是生活污水处理过程中产生的固体废弃物,如果不经妥当处置,会对环境造成二次污染。利用污泥制造轻骨料陶粒、水处理填料介质等材料,是一种符合可持续发展的污泥处理与资源化利用方式,具有良好的应用前景。但目前利用污泥烧制的陶粒污泥掺量少、烧结温度高、吸水性能差,若作为填料或渗滤介质,虽排水性能良好,但对削减径流和去除污染物效果不理想。本研究试图利用污泥掺和生物质等原料烧制质轻、透水性能良好、生物活性高、孔隙结构丰富且具有一定强度的填料介质,用于生物滞留池等低影响开发设施来控制城市径流污染问题。不仅可以大量消耗污泥,还能改善低影响开发设施滤层的结构和性质,提高其“蓄、净、排”能力,快速有效控制面源污染。主要研究内容和结论如下:（1）污泥基生物填料的制备。以污泥、粉煤灰、河道淤泥为主要原料,添加一枝黄花和碳酸钙作为辅料烧制生物填料,研究物料配比和烧结工艺（烧结温度、烧结时间、预热温度和升温速度）对污泥基生物填料主要性能指标（吸水率、表观密度和筒压强度）的影响,确定了最优填料配方和焙烧工艺条件,并对污泥基生物填料成品的性能进行了表征。结果表明,污泥基生物填料的最佳配方为污泥∶粉煤灰∶河道淤泥=3∶5∶4.5,外掺9%一枝黄花和5%碳酸钙;最佳工艺是烧结温度950℃,烧结时间10 min,预热温度500℃,升温速度7℃/min;此条件下填料吸水率65%,表观密度630 kg/m³,筒压强度0.42 MPa,比表面积0.2 m²/g。通过SEM可见,污泥基生物填料表面粗糙,具有丰富的孔隙结构,且多为开孔;由XRD分析可知填料主要是以离子晶体组成,最主要的晶体结构是氧化结构和硅酸盐结构。（2）污泥基生物填料重金属吸附研究。研究了污泥基生物填料吸附水中重金属Pb²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺、Cr³⁺的效果,并以Cr³⁺为例研究了其对重金属的吸附机理。结果表明,原料中添加碳酸钙有利于提高污泥基生物填料对Cr³⁺、Pb²⁺的吸附能力;四种重金属的竞争能力大小为Cr³⁺>Pb²⁺>Ni²⁺>Cd²⁺;污泥基生物填料对Cr³⁺的最大吸附量为4.32 mg/g;吸附等温线符合Langmuir和Freundlich模型;吸附机理主要包括:含氧官能团阴离子与铬离子结合形成难溶化合物沉降;铬离子水解生成氢氧化铬沉淀进而被填料吸附;吸附剂表面负电势与正价铬离子结合,发生静电吸附;铬离子与阳离子的置换反应。（3）污泥基生物填料应用于生物滞留系统的效果研究。分别采用普通陶粒、砾石和污泥基生物填料组成生物滞留设施（填料柱）进行了对比试验,研究了其对削减径流量、滞后径流峰值和去除污染物的效果,以及污染负荷和停留时间对去除水中污染物的影响。结果表明,与陶粒、砾石填料柱相比,污泥基生物填料柱能更有效削减径流量和滞后洪峰出现时间;在模拟不同暴雨强度条件下,削减径流峰值3.25%¹2.9%,削减径流量20%⁸0%,滞后峰值8⁴0 min;在模拟1 a一遇暴雨强度的条件下,污泥基生物填料柱的出流峰值出现时间比其他两组滞后约25 min,径流量削减54%,峰值削减6.25%;而且污泥基生物填料柱落干期较长,即具有缓释作用;水力负荷为0.5 m³/（m²·d）时,污泥基生物填料柱较陶粒、砾石填料柱对CODCr最大去除率能分别提高28%⁴4%、48%⁶5%;对NH₄⁺-N的去除效果与陶粒填料柱相似,且在较低浓度条件下优于砾石填料柱;污泥基生物填料柱的最佳水力停留时间为4 h,CODCr去除率约为60%,NH₄⁺-N去除率约为68.4%,TN去除率约为52%,SS去除率约为88%;若径流污染程度较轻,停留时间可缩短为1² h。（4）基于污泥基生物填料的城市径流污染就地处理装置研究。利用污泥基生物填料和普通陶粒作为填料,基于MBBR工艺设计、制作一种径流污染就地处理装置,研究了水力停留时间、容积负荷和温度等因素对污染物去除效果的影响,确定了该装置最佳运行条件。结果表明,当HRT=2 h时,CODCr、NH₄⁺-N、TN和浊度的平均去除率分别为78.4%、69.1%、49%和89.8%;当HRT>2h时,装置对污染物的去除效率趋缓。CODCr、NH₄⁺-N和TN的最佳容积负荷量分别为166.7 g/（m³·h）、8.2 g/（m³·h）和8.1 g/（m³·h）。本装置具有较好的耐冲击负荷能力,适用于快速处理地面径流,可考虑作为处理初期径流雨水的实施方案之一。