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本研究在课题组多年以来对生物活性填料研究的基础上，以改进型PVA-硼酸法制备的硝化细菌生物活性填料为研究对象，建立了定量评价生物活性填料传质性能的方法，运用响应面分析法，通过优化添加剂的配比提高了生物活性填料的传质性能，初步探究了包埋过程对微生物活性的影响，以及生物活性填料活性恢复过程中传质性能的变化。 为了定量化评价生物活性填料的传质性能，本研究利用自主建立的测定PVA凝胶生物活性填料有效扩散系数的测试装置，经理论推导得出有效扩散系数的数学计算模型，经测定，在PVA凝胶中，NH4+-N、NO2--N和NO3--N的有效扩散系数分别为0.6190×10-9m2/s、0.4012×10-9m2/s和0.3813×10-9m2/s。研究发现，添加适量粉末活性炭或碳酸钙可有效改善PVA凝胶的传质性能，在只添加粉末活性炭的情况下，最佳的活性炭添加量为22g/L，此时NH4+-N、NO2--N和NO3--N的有效扩散系数分别为1.0721×10-9m2/S、0.8716×10-9m2/s和0.7789×10-9m2/s，NH4+-N、NO2--N和NO3--N有效扩散系数较在空白凝胶中分别提高了73.2％、117.2％和104.3％。在只添加粉末碳酸钙的情况下，最佳碳酸钙的添加量为33g/L，此时NH4+-N、NO2--N和NO3--N的有效扩散系数分别为1.3123×10-9m2/s、1.0528×10-9m2/s和0.9712×10-9m2/s，NH4+-N、NO2--N和NO3--N有效扩散系数较在空白凝胶中分别提高了112.0％、162.4％和154.7％。响应面分析结果显示:粉末活性炭和碳酸钙对PVA凝胶传质性能的改善有协同作用。经响应面分析，当活性炭含量为18.32g/L、碳酸钙含量为38.30g/L时，NH4+-N的有效扩散系数达到最大，为1.3637×10-9m2/s，较在空白凝胶中提高了120.3％;当活性炭含量为18.35g/L、碳酸钙含量为39.03g/L时，NO2--N的有效扩散系数达到最大，为1.0850×10-9m2/s，较在空白凝胶中提高了170.1％;当活性炭含量为18.46g/L、碳酸钙含量为39.16g/L时，NO3--N的有效扩散系数达到最大，为1.0199×10-9m2/s，较在空白凝胶中提高了167.5％。综合来看，生物活性填料传质性能最佳的添加量为活性炭含量18.38g/L、碳酸钙含量38.83g/L。 本研究对优化添加剂配比后制备的生物活性填料进行活性恢复试验，在为期30d的活性恢复过程中，硝化细菌生物活性填料的对氨氮的去除能力呈现先缓慢增加、后快速增加、最后逐渐稳定的趋势，在第12d左右基本稳定，对NH4+-N去除率可达87％，12d以后逐渐稳定，经过活性恢复，硝化细菌生物活性填料对氨氮的去除率从开始的8％提高到了88％，去除率提高了10倍。经过活性恢复培养，氨氮在生物活性填料中的扩散能力随着时间的推移持续降低，生物活性填料的传质性能最终趋于稳定。