超滤（UF）膜技术在给水处理中得到了广泛的应用，而膜污染是膜应用技术中的重点和难点，因而需要加强原水中污染物质特别是有机物的去除及膜污染问题研究。本文拟通过建立超滤工艺运行和膜化学清洗过程的影响分析模型，深入地探讨有机物质去除过程的影响因素；同时开展常规水预处理技术和超滤技术组合工艺运行试验，研究组合工艺去除污染物的效能和机制；另外，通过对超滤膜的改性研制，以期从根本上改善水处理中超滤膜的物理化学性能以及提高其去除有机污染效能。　　在去除有机污染物的响应面模型研究中，以腐殖酸（HumicAcid，HA）为模型污染物，采用PVC中空纤维超滤膜进行除腐殖酸污染试验。通过响应面法进行三个主要变量因素（溶液pH、溶液离子浓度和初始膜通量）五水平的组合试验，同时拟合了各因素与响应值之间的二次回归方程关系，最后建立了有效的拟合方程。结果显示，溶液pH值对超滤过程中去除HA的影响显著性最大，溶液离子浓度次之，而初始膜通量最小。另外，溶液离子浓度对水透过系数Lp的影响最小，而溶液pH值和初始膜通量的影响基本相等。在超滤膜被污染后的化学清洗过程研究中，考察了NaOH浓度、NaClO浓度、柠檬酸浓度以及化学清洗时间四个因素的影响，讨论了六对因素组合的交互作用，并对化学清洗过程进行优化。试验中用浓度为20mg/L的腐殖酸模拟污染，同时使用化学强化反洗方式对超滤膜进行清洗试验，以化学清洗效率表征膜污染物去除效果。结果表明NaClO浓度水平与化学清洗时间水平间的交互作用对超滤膜的化学清洗效果影响最为显著，化学清洗效率随二者控制水平的升高而增加；NaOH浓度的增加不会引起化学清洗效率明显增加，较低NaOH浓度水平在超滤膜的化学清洗中是必要的。在兼顾较高化学清洗效率和膜使用寿命的条件下，利用建立的响应面模型对清洗效率处在80%~100%之间的清洗组合进行预测，得到满足要求的54组化学清洗组合。　　为同时解决超滤工艺中有机物、氨氮去除和膜污染控制等问题，采用了一体式高浓度粉末活性炭-超滤（HCPAC-UF）组合工艺，处理含有氨氮及有机物污染物的源水。选取3种不同粒径（50、3和0.2μm）的粉末活性炭，考察了PAC粒径变化对组合工艺处理效果及膜污染的影响。结果表明，PAC粒径大小对UV254表征的腐殖质类有机物和DOC表征的溶解性有机物的去除影响都较小；但PAC粒径对氨氮的去除过程影响显著，当PAC粒径为0.2μm，系统中微生物的生长繁殖较慢，氨氮去除速度也较慢，然而此时HCPAC-UF工艺的膜污染最轻。为强化污染物去除和缓解膜污染，本论文同时研究了混凝及粉末活性炭对去除不同相对分子质量和亲疏水性有机物及膜污染的影响，探讨了粉末活性炭-超滤工艺中混凝的作用效能与其作用机制。结果显示，混凝与PAC对去除不同分子量的有机物存在协同作用，混凝有效地去除了分子量大于30K的有机物，而PAC显著地吸附了分子量小于30K的有机物；混凝+PAC-UF工艺对疏水性有机物去除率达到了85.3%，同时显著缓解了膜污染，表明引起膜污染的物质为疏水性大分子有机物。当PAC投量仅为20mg/L时，混凝+PAC-UF工艺中UV254和DOC去除率分别为93.6%和69.7%，且过滤周期末端膜比通量为0.86。　　为改善超滤膜的亲水性和提高超滤膜去除有机污染物的性能，通过化学水热法在改性的MWCNTs表面负载Fe3O4纳米粒子，将负载Fe3O4的MWCNTs（MWCNTs/Fe3O4）与PVC混合后在无磁场、有磁场作用下共混制膜，获得了MWCNTs/Fe3O4无序排列和MWCNTs/Fe3O4有序排列修饰的PVC超滤膜。同时对共混膜有序修饰机制、断面形态，相关性能参数如接触角、膜的溶胀、膜孔隙率、膜平均孔径、纯水通量、截留性能及吸附性能等进行了研究。结果表明：MWCNTs/Fe3O4使膜的亲水性、纯水通量、截留性能等有了显著提高；有序修饰和无序修饰相比较，有序修饰的MWCNTs/Fe3O4PVC膜的表皮层更加致密，微孔更为狭长，导流通道更疏通。改性超滤膜的除有机污染物性能明显提升，并能保持较大的运行通量。