大量研究证实，氯和氯胺消毒过程中消毒副产物(disinfection by-products，DBPs)生成规律存在显著差异。氨氮的引入可以大幅降低氯化过程中大部分DBPs生成量，但却导致其生成的DBPs中含氮DBPs、二卤代乙酸和未知副产物（unknown toral organic halogen，UTOX）的比例偏高。迄今为止，消毒剂与DBPs前驱物之间的反应在大量研究中仍被认为是“黑箱”，未能对上述差异提出合理的解释。另一方面，作为DBPs最主要前驱体的天然有机物(natural organic matter,NOM)性质复杂，与消毒剂之间的反应有多步骤和多途径的特点。因此，几乎不可能用化学机制对消毒过程进行深入和全面的阐释，而综合运用光谱表征法、前驱物组分分级、反应动力学等研究手段，可能为研究氯、氯胺与有机物的反应机制提供重要的信息。　　 本论文首先选择了同时存在较高有机物和溴离子的微污染原水作为DBPs前驱物，并对比了氯、氯胺及氯-氯胺顺序消毒过程DBPs的生成和分布的情况。结果表明，氯、氯胺和氯-氯胺顺序消毒过程中DBPs的浓度和分布都存在着显著不同。随着反应时间增加，氯消毒过程中三卤甲烷(trihalomethanes，THMs)和卤乙酸(haloacetic acids，HAAs)的溴贡献因子不断下降，而在氯胺消毒过程中则不断上升。此外，在氯胺消毒过程中，二卤代乙酸占总有机卤素的比例也随时间不断上升。其原因可以解释为NOM上的反应位可以分为快速反应部位(fastreactive sites，DOC1)和慢速反应部位(slow reactive sites，DOC2)，而HOCl可以和氨氮和溴离子反应生成不同的消毒剂种类如HOBr、NH2Cl、NH2Br等。不同消毒剂和NOM反应位点在不同阶段的相对浓度和相对反应速率影响了DBPs的分布。　　 本论文进一步研究了氯、氯胺和氯-氯胺顺序消毒过程中副产物分布的变化及前驱物结构的转化，并提出了一个三阶段模型来解释其中的主要反应过程:第一阶段:DOC1的快速消耗，并转化为DOC2和小分子副产物（如THMs，HAAs等）;第二阶段:DOC2被氧化或卤代化成为UTOX中间体;第三阶段:UTOX被继续氧化或卤代化成为小分子副产物。氨氮的加入可以选择性地抑制以上反应，并且对小分子副产物生成的抑制作用要强于UTOX，导致氯胺和氯-氯胺顺序消毒的UTOX和卤乙腈与总有机碳卤素的比例高于氯消毒。　　 对发生“藻华”的水源水进行预氯化时将导致藻类胞内物质(intracellularorganic matter, IOM)的大量释放，而IOM也可能作为DBPs前驱物在后续氯化消毒过程中生成DBPs。本文选取铜绿微囊藻的IOM作为前驱体，分析了其结构特征。此外，分别研究了IOM在pH6.5、7.1及8.4条件下与活性氯及活性溴反应后性质的变化及DBPs的生成，并进行了相关性分析。结果表明，IOM中以分子量较大的组分(＞30 kDa)为主，其溶解性有机碳（dissolved organic carbon，DOC）含量占总量的68.8％。三维荧光光谱的结果表明，IOM的成分主要以芳香蛋白类物质为主，其单位DOC强度为92.6 AU·L·mg-1。与活性氯和活性溴反应后，芳香蛋白类荧光峰值下降了76.6％～93.3％，且其降低值与THMs(R2=0.81)和HAAs(R2=0.77)的生成量正相关。IOM与活性氯和活性溴反应生成的THMs和HAAs浓度均随着pH的增加而增加。活性溴相比活性氯与IOM反应可以生成更多的DBPs，且其卤代程度更高，但是活性氯及活性溴与IOM反应能力的差异随着pH的升高而逐渐减小，即kOBr·IOM/kOCl·IOM＜kHOBr·IOM/kHOCl·IOM。　　 强化去除DBPs前驱物是控制后续氯化/氯胺化消毒过程中DBPs生成的重要途径，围绕DBPs前驱物强化去除的问题，通过生产性试验研究发现，同时添加三氯化铁、高锰酸钾和聚合氯化铝相比单纯投加聚合氯化铝大幅提高了CODMn的去除能力，使得由混凝去除的CODMn值由0.60上升到2.22 mg/L，而由氯去除的CODMn值则从1.66下降到0.67 mg/L。也就是说，氯对CODMn去除的贡献率由73.5％下降到了23.2％。该强化混凝工艺可以使处理水的需氯量从6.25下降到4.85 mg/L，并使THMs的生成量下降了24.8％。进一步对比研究了氯、氯胺和氯-氯-氯胺顺序消毒中THMs、CODMn等指标的变化，结果表明，氯-氯-氯胺顺序消毒相比前两种方式可以更好地同时控制THMs和CODMn。综合应用上述DBPs前驱物强化去除和消毒过程优化的技术策略，在不大幅增加处理成本的前提下解决了微污染原水NOM与DBPs综合控制难题。