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作为缓解水资源短缺等问题的有效途径,城市污水的深度处理与再利用越来越多的受到人们的关注。然而,现有的常规污水处理技术大都局限于城市污水中COD、氮、磷等常规污染物的去除,对溶解性有机物(DOM)等特定有毒、有害物质的去除效果有限,相关机理不够清楚,这成为制约城市污水深度处理与再利用的瓶颈问题。膜分离技术是近些年来广泛应用于城市污水深度处理且发展潜力巨大的技术之一。针对城市污水二级出水的水质特性,结合膜分离技术的特点,本研究在调研典型城市污水处理厂常规工艺不同功能单元水样的溶解性有机碳(DOC)、COD、氨氮、pH值以及DOM的紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱表征特性的基础上,以城市污水二级出水中DOM为主要对象,分别以超滤(UF)和微滤(MF)作为反渗透(RO)技术的预处理技术,考察RO出水特性。研究结果表明,与MF技术相比,UF作为RO的预处理技术,更有利于城市污水二级出水中DOM的去除。采用UF+RO膜集成工艺,分别进行正交试验和单因素试验,考察进水pH值、操作压力和回收率对RO出水水质的影响,确定最优的工艺参数。研究结果表明,影响污水COD去除率的因素先后顺序为进水pH值>回收率>操作压力;影响氨氮去除率的因素先后顺序为进水pH值>操作压力>回收率;影响DOC去除率的因素先后顺序为进水pH值>操作压力>回收率;影响电导率降低率的因素先后顺序为进水pH值>操作压力>回收率;影响TDS降低率的因素先后顺序为进水pH值>操作压力>回收率。试验范围内,确定出最佳进水pH值为6、操作压力为0.2Mpa,回收率为50%。对UF+RO膜集成工艺去除污染物的机理进行初步探究,发现该集成工艺对污水中COD、氨氮、DOC(近似DOM含量)的去除,以及电导率和TDS的降低,主要依赖于物理筛分,且可能存在一定的静电作用;含有芳香类结构的大分子DOM主要是通过截留作用有效去除,且腐殖质类有机物并不会促进膜污染的“浓差极化”现象。本论文研究结果可为膜集成工艺应用于城市污水深度处理的工程应用提供技术依据。