钢铁行业的发展,使铁矿石开采日益增多,造成大量铁尾矿堆积。本课题选取高硅铁尾矿作主要原料,辅以粘结剂、助熔剂及组合造孔剂,制备用于生物膜法中作为微生物载体的高硅铁尾矿基多孔陶粒,达到以废治污的目的。利用SEM及XRD分析高硅铁尾矿的微观结构及矿物组成,同步热分析法分析陶粒原料的热性能,Image-pro Plus图像分析软件与显微法联用,剖析陶粒样品微观孔隙结构。采用SPSS、Minitab数据分析软件,探讨多孔陶粒孔结构调控方法,以水处理用微生物对载体孔径的要求为基础,构建理想载体材料孔结构模型。本文还采用光学显微镜观察制得的具有丰富孔隙结构陶粒表面所载生物膜的宏观、微观特性,结合其有机物降解效能评价,研究多孔陶粒的生物效应。其主要研究结果是:（1）通过原料组分精选、配比优化、热制度合理调整等措施,经陶粒孔形貌特征分析,高硅铁尾矿基生物载体最佳制备工艺为:非孔原料组分质量比为高硅铁尾矿:凹凸棒石:碳酸氢钠=13:4:1,组合造孔剂中玉米粉与活性炭粉的质量百分数均为3～15%,烧结温度为900～980℃。（2）以总孔隙率、一类孔（孔径0.5～25μm）、二类孔（孔径25～100μm）、三类孔（孔径大于100μm）的孔隙率来描述多孔陶粒孔结构,通过图像与数据处理软件分析原料配比与陶粒孔结构参数间的映射关系,实现陶粒孔隙结构微观调控。构建理想多孔陶粒孔结构模型为:陶粒中三种类孔均匀分布,同时一类孔占比尽可能多。实验制得的理想孔结构陶粒的总孔隙率、吸水率分别达到49.27%、37.02%,孔隙率之比为一类孔孔隙率:二类孔孔隙率:三类孔孔隙率≈2:2:1,压碎力176.23 N,体积密度1.33 g/cm³。（3）采用模拟生物膜法水处理技术,以制得的理想孔结构陶粒担载固着微生物群落,由陶粒表面生物膜生物效能评价结果显示:当调整气水比为10:1、水力停留时间为6 h时,多孔陶粒所载生物膜内形成连续网状洞穴,其中含有大量丝状菌和放线菌,COD、NH₃-N、TP去除率分别为73.3%、62.6%、55.3%,控制生物膜厚度小于临界厚度285～301μm,利于保持高生物膜活性及高效水处理效果。