活性污泥一种典型的生物多孔可变结构，考察其内部传热传质具有重要学术研究意义和工业应用价值。由于存在结构探测和理论建模方面的困难，目前对此类孔隙尺度传热传质的认识十分欠缺，开展相关研究具有很大挑战性。本研究采用实验和理论并重的方法，发展生物污泥多孔结构探测和分析技术，获得孔隙局部和整体结构的关键特征；发展精密实验技术，获取孔隙尺度传热传质数据；基于真实结构形貌，建立数值计算和理论模型；采用实验、数值和理论对比和结合的方式，认识生物多孔介质孔隙结构和传热传质的作用机理，探讨生物活性作用对各个传输过程的影响，孔隙局部和多孔体整体传热传质的作用和联系，获得对生物多孔介质孔隙尺度传热传质深层机理和规律的认识。首次分析了电场和压力场联合作用下的生物多孔颗粒内部的流动，揭示出不同成分对流动的影响机制，获得活性污泥层流动阻力特性，揭示活性污泥动态结构和流动之间的联系。