再生水通常又被人们称作中水,是指污水通过适当处理后达到一定的水体质量标准,符合一定的再生水回用标准,可满足不同回用场景进行反复利用的水,其主要用途包括城市非饮用水、工业再生水回用、地下水源回灌补给、农田浇灌、园林绿化和景观用水等多个方面。再生水具备水源稳定性强、回用途径广泛、生产和运行成本较低等优点,在减少污染物排放的同时能够改善和缓解水生态环境的用水压力、促进水生态系统的良性循环运行,最终达到有效缓解缺水地区的水危机问题。近年来,如何提高再生水水质,增加再生水可回用的途径,降低回用过程中可能存在的安全风险成为研究热点之一。本课题以北京市某生活污水处理厂的二级生物处理出水作为研究对象,采用不同催化臭氧氧化工艺深度去除再生水中所含的有机物,提高出水水质,拓宽其可回用的场景与途径。对比研究了单独臭氧氧化、H₂O₂/O₃联用和非均相催化臭氧氧化三种深度处理工艺对再生水中有机物的去除效果,考察了三种工艺出水中溶解性化学需氧量（SCOD）、溶解性总有机碳（DOC）、UV₂₅₄、有机物三维荧光和有机物分子量分布变化情况。研究结果表明,当臭氧投加量为20 mg/L时,非均相催化剂A（铝硅复合物）催化臭氧氧化工艺对SCOD、DOC和UV₂₅₄的综合去除效能最高,其30 min去除率分别为62.96%、55.61%和79.26%,经过3种不同工艺处理后再生水中含有不饱和双键类的有机污染物均能被有效去除。三维荧光分析结果表明,再生水中的芳香蛋白类物质、类腐殖酸类、可溶性有机物类、富里酸类和腐殖酸类有机物峰的荧光强度经过非均相催化氧化处理后明显降低。分子量分布区间变化结果分析表明,该污水处理厂二级生物处理出水中所含有机物的分子量分布主要为<1 k、1～3 k和>100 k,非均相催化臭氧氧化工艺对于分子量>1 k的有机物有较好的降解效能,最后出水中的有机物主要分布在分子量<1 k这个区间。根据反应装置综合臭氧利用率的计算结果表明,当臭氧投加量为20 mg/L时,单独臭氧氧化工艺30 min反应装置综合臭氧利用率为76.52%;H₂O₂/O₃联用工艺30 min反应装置综合臭氧利用率为85.35%;非均相催化氧化工艺30 min反应装置综合臭氧利用率为87.79%。结合小试研究结果,选择非均相催化剂A（铝硅复合物）催化臭氧氧化工艺作为中试深度处理的适宜技术,在臭氧投加量20 mg/L,铝硅复合物非均相催化剂的投加量为0.71m³,进水流量为127 L/h,臭氧催化反应时间为30 min的条件下进行了现场中试试验工艺的设计并进行了中试稳定性的连续监测,SCOD、DOC和UV₂₅₄的14天平均去除率分别为53.6%,55.15%和81.19%,处理效果良好。