由于地表水污染的加剧以及饮用水水质指标的提高，常规饮用水生产工艺面临着技术升级。因此，开发安全可靠的饮用水生产新工艺成为研究热点。膜技术分离精度高，操作简便，在饮用水生产的提标升级过程中已实现工程化应用，目前主要应用的是中空纤维有机膜。陶瓷膜与中空纤维有机膜相比，具有抗微生物滋生、没有断丝现象、出水水质稳定等优点，在净化地表水的研究中受到越来越多的关注，但膜污染仍然是制约其规模化应用的关键问题。本文选择以不同来源的地表水为研究对象，考察有机物、金属离子等对膜污染的影响，采用混凝预处理、臭氧氧化等方法控制陶瓷膜污染，优化了陶瓷膜净化地表水的工艺参数，并在此基础上进行了千吨级陶瓷膜自来水生产的经济性评价，为陶瓷膜法地表水净化技术应用提供了依据。主要研究结果如下:　　陶瓷膜过滤地表水的操作条件优化。考察了操作方式、膜孔径以及进水水质等对陶瓷膜分离性能的影响。结果表明:跨膜压差对膜过滤稳态通量影响显著，过滤河水时临界压力为0.075 MPa;错流过滤膜稳态通量高于终端过滤，提高错流速度对微滤膜通量的增幅大于超滤膜。终端过滤时，膜孔径对渗透通量影响较小;错流过滤时，随着膜孔径增大，膜过滤通量增大;膜孔径对膜渗透出水水质影响较小，检测指标中渗透液的水质均优于GB5749-2006的要求。通过孔堵塞模型分析表明，孔径大于50nm的陶瓷膜以孔堵塞和滤饼形成为主要污染机理，可以用中间孔堵塞或滤饼过滤模型描述，孔径为20 nm的膜主要是滤饼形成机理。原水水质对膜过滤性能影响较大，陶瓷膜过滤高浊度长江水的渗透通量大于过滤低浊度玄武湖水的渗透通量，表明浊度对陶瓷膜渗透通量影响显著。　　有机物种类对陶瓷膜过滤性能的影响。以腐植酸(HA)、海藻酸钠(SA)以及湖水中藻类和菌类等模拟地表水中的有机物，考察有机物对膜过滤性能的影响。结果表明，对于含HA或SA的水溶液体系，TMP对HA截留率的影响比对SA截留率的影响大，HA水溶液的膜过滤通量高于SA体系的膜过滤通量;膜面流速(CFV)对膜通量和截留率均影响显著。湖水中藻类和菌类会严重影响陶瓷膜过滤性能，使膜通量衰减超过40％;相同浓度下，菌类体系的膜通量高于藻类体系，主要是因为藻类更易于在膜表面释放分泌物，形成致密的滤饼层;藻类浓度对陶瓷膜的污染程度大于菌类浓度的影响。　　金属离子对陶瓷膜过滤性能的影响。考察了NaCl、Na2SO4、CaCl2与FeCl3四种无机盐，以及Ca2+和Fe3+与有机物之间的相互作用对陶瓷膜过滤性能的影响。结果表明，对于NaCl或Na2SO4溶液，膜过滤通量随着盐浓度增大而降低，且降低幅度仅与黏度有关，表明阴离子类型不影响膜过滤性能;基于Darcy定律建立了适合无机盐溶液的膜过滤通量预测模型，预测结果与实验结果吻合较好;对于CaCl2和FeCl3溶液，膜通量的下降不仅与黏度有关，也存在膜污染，且随着膜孔径的增大膜通量衰减越大。阳离子对膜过滤性能影响较为显著，这是因为，金属离子与膜表面的羟基相互作用，使得水分子通过膜的阻力增大。金属离子与有机物相互作用对膜过程有显著影响。对于HA体系，Ca2+、Fe3+的存在均有助于通量的提高;对于SA体系，随着Ca2+浓度的增大膜通量先下降后上升，这是因为低浓度的Ca2+絮凝作用不明显，反而造成膜的吸附污染，随着Ca2+浓度的增大，絮凝效果增强，絮体尺寸增大，膜通量增大;Fe3+的加入对SA体系的通量提高率大于对HA体系。采用浓度为20 mg·L-1Fe3+对玄武湖水进行混凝处理后，再加入浓度为40 mg·L-1Ca2+进行絮凝，陶瓷膜通量的衰减幅度更大，Ca2+的加入不利于提高膜通量，但使渗透液中的TOC含量下降29％。　　絮凝剂和臭氧氧化对陶瓷膜净水工艺的影响。考察了絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)以及臭氧氧化对陶瓷膜过滤性能的影响。结果表明，PAM导致严重的膜污染;膜孔径越大，PAM造成的膜通量衰减量越大，膜渗透液中的PAM分子量增大。超滤(UF)膜渗透液中的PAM分子量不随PAM浓度发生变化，MF膜渗透液中的PAM分子量随着PAM浓度的增大而下降。当PAM浓度低于临界胶束浓度(CMC)时，PAM浓度增大，稳态通量降低;当PAM浓度接近或者高于CMC时，PAM浓度增大对稳态通量影响较小。NaCl与PAM的作用对膜过程影响显著。随着NaCl浓度的增大，溶液黏度增大的同时PAM的形态发生改变，导致膜过滤通量显著下降;其膜污染机理为PAM在渗透曳力的作用下进入膜孔，导致孔内污染，通量急剧下降，随后大分子的PAM在膜表面沉积，形成滤饼层使膜过滤通量的缓慢下降。臭氧预处理可以提高膜通量，臭氧氧化存在临界接触时间，为20 min。臭氧氧化HA和SA水溶液时，膜过滤通量随氧化时间延长先增大，氧化20 min后，膜通量下降;但对湖水体系，氧化时间超过20 min后，膜通量仍呈增加趋势，但增幅下降。臭氧氧化主要通过破坏水中有机物的分子结构，将大分子的有机物变成小分子，减少孔堵塞，提高了膜过滤通量，但也使得陶瓷膜对TOC的截留率明显下降。经过30min的臭氧氧化，陶瓷膜对湖水中TOC的截留率从64％下降到34％，膜渗透出水水质变差。　　陶瓷膜净化地表水的中试实验及千吨级规模的经济性评估。采用终端过滤的方式，搭建了混凝与陶瓷膜耦合的地表水净化中试装置，考察了工艺运行的稳定性，并对1500吨／日的自来水工艺进行了经济性评估。结果表明，进水温度和运行通量均对陶瓷膜的稳定运行产生较大的影响。在秋季(15℃)时，150 L·m-2·h-1是较适宜的运行通量;冬季(5～8℃)时，100 L·m-2·h-1的运行通量较合适。中试产水水质能达到GB5749-2006的要求。通过对日产1500 t自来水厂的经济评价表明吨水投资成本约为1400元，吨水运行成本为0.29元。