超滤技术作为第三代城市饮用水安全保障技术,在国内逐渐得到了推广和应用。超滤对于水中胶体和颗粒物的高效去除能力是其作为饮用水安全保障的屏障。然而,在国内已建成的超滤水厂生产过程中,超滤膜污染带来的运行管理问题以及对溶解性有机物去除效果不高的水质问题成为了超滤工艺进一步发展的瓶颈。在超滤膜前增加预处理单元的组合超滤净水技术是解决上述问题的一种手段。通过膜前预处理等方法对膜单元进水性质的改变,可以有效缓解膜污染并提升水质。论文以新兴的紫外/氯高级氧化技术为预处理单元核心,采用紫外/氯预氧化、紫外/氯/粉末炭吸附、亚铁协同紫外/氯作为预处理方法,系统考察紫外/氯预处理对超滤工艺的膜污染控制的影响及其作用机制。首先以典型的微污染地表水作为原水,考察了采用紫外/氯氧化作为预处理对过滤中产生的膜污染的控制效果。探究了紫外/氯联合超滤工艺作为饮用水安全保障工艺的可行性。实验结果表明,紫外/氯预氧化最高能将可逆膜阻力和不可逆膜阻力分别降低58%和35%。通过对微污染地表水中天然有机物的去除,紫外/氯氧化减少了形成膜污染物质的来源。同时,预氧化对污染物分子量的转化也改变了污染物在膜表面的附着状态。膜表面可逆污染的微观形态观察表明,紫外/氯预处理后膜表面的污染滤饼层比原水过滤更加均匀,这也表明紫外/氯预处理影响了污染物与膜的界面接触形态,形成的污染物更易被水力清洗脱除。研究亦探讨了紫外/氯预处理对微污染地表水中微污染物阿特拉津(ATZ)的去除。微量污染物由于分子量远小于超滤膜孔径,超滤膜对此类物质去除率往往低于10%,而紫外/氯联合超滤工艺对ATZ的去除率最高可达87%。氧化单元的经济概算表明紫外/氯的成本远低于紫外/双氧水的运行成本,体现了良好的工程应用前景。通过揭示紫外/氯氧化预处理对微污染地表水引起的膜污染的控制规律,阐明了紫外/氯预氧化缓解超滤膜污染的影响机制。继续以受较严重污染的水源-含藻源有机物(EOM)的地表水体作为原水,考察了紫外/氯/粉末炭吸附预处理对膜污染的控制效能。结果表明,紫外/氯/粉末炭吸附预处理的对含EOM原水造成的膜污染有良好的控制能力,有效减小了含EOM水中的典型藻源有机污染物和天然有机污染物(NOM)对膜单元的负荷。对于高EOM的地表水,工艺对水中含碳碳双键的EOM或NOM的去除尤为明显。基于吸附和氧化的双重作用,膜阻力的增加十分缓慢,以低EOM原水为例,总污染膜阻力和不可逆阻力分别比未处理原水最高可以降低63%和92%。同时,紫外/氯/粉末炭吸附工艺对超滤难以去除的藻源微量污染物微囊藻毒素(MC-LR)、ATZ以及对氯硝基苯(p-CNB)的去除效果也大幅提升至42-76%。论文明确了含EOM水中有机物组分对膜污染的影响,剖析了紫外/氯/粉末炭吸附预处理对有机物去除与膜污染缓解的联系机制。为了进一步提升紫外/氯预处理对超滤处理复杂有机水体的膜污染控制效能,在上述研究基础上,通过亚铁协同紫外/氯预处理的方式缓解膜污染并提升出水水质。实验以腐殖酸、牛血清蛋白和海藻酸钠作为典型模型有机污染物,以不同的有机物复合比例,考察亚铁协同紫外/氯对膜污染控制。同时通过解析反应过程、原水的组成成分、分子量分布以及荧光性有机物含量等指标揭示膜污染的控制机制。结果表明亚铁协同紫外/氯预处理对于复合水体中较宽分子量的有机物都有良好的去除效果,因此对于可逆与不可逆膜污染都有一定的控制。以牛血清蛋白原水为例,亚铁协同紫外/氯预处理后总膜污染阻力和不可逆膜污染阻力分别减少了83-84%和76-79%。对于海藻酸钠引起的可逆膜阻力最高可以减少96%。此外,对于腐殖酸和蛋白类占主体的原水,经过亚铁协同紫外/氯预处理后其膜污染指数可以通过荧光强度Fmax较好地推算与判断。实验通过多种比例复合水体的膜污染控制实验以及模型拟合分析,建立了亚铁协同紫外/氯预处理和复杂水体所引起的的膜污染之间的数学关联,可以针对水质的变化调整亚铁协同紫外/氯的剂量来改变污染物与膜的界面行为特征,从而高效控制膜污染。通过实验证实了亚铁与紫外/氯氧化对膜污染控制的协同效应。论文从微污染地表水的超滤处理出发,以紫外/氯氧化为预处理,实现对地表水中天然有机物造成的膜污染的有效控制。继续以紫外/氯为超滤预处理单元核心,采用紫外/氯/粉末炭吸附预处理缓解了含EOM水体引起的膜污染,并通过对藻源与天然有机物的识别以及模型拟合,揭示了紫外/氯/粉末炭吸附预处理中氧化与吸附双重作用对膜污染物质的去除规律。在此基础上,采用亚铁协同紫外/氯的膜前预处理抑制了复杂有机物原水过滤中的膜阻力快速增长。并通过对原水成分分析和膜污染机制解析阐明了亚铁协同紫外/氯对膜污染控制的一般规律与方法。