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超滤技术用于城市污水再生处理，不仅能够减少污染物的排放，而且可以得到多目标用途的稳定优异的中水水质，因而备受关注，然而，针对城市二级处理水残留污染物的复杂组成，膜污染造成的膜通量下降却成为阻碍膜分离技术推广的主要障碍。本试验以自主设计的膜分离装置为核心，混凝沉淀、砂滤为预处理方式，旨在通过改变水力清洗条件与加药反洗方式，优化得到PVDF/PVP改性超滤膜最佳的运行操作条件和方法。所得主要结论如下：（1）采用超滤法测定城市二级处理水中溶解性有机物分子量分布，试验发现二级出水有机物分子量分布稳定，以TOC表征下的多个月份二级出水<3k的有机物占50%-63%，>60k的有机物占5%-10%左右；以UV254表征时，二级出水<3k的有机物占53%-61%，>60k的有机物占2%-12%左右，城市二级出水溶解性有机物以小分子物质为主。（2）以混凝沉淀、砂滤为预处理，并结合超滤膜分离单元处理城市二级污水，研究表明二级出水经前期预处理后浊度和有机物含量都有所降低，其对浊度的去除最为明显，经预处理、超滤联用方式处理后，UV254、COD、磷酸盐、氨氮分别降低为原水的69.8%、64.2%、65.4%和67.45%，试验表明以超滤技术为核心的再生工艺可以实现城市污水的深度处理。（3）试验针对不同产水通量下的水力清洗条件进行了调节，研究发现在处理城市二级出水时，反洗流量的改变可以很大程度上减轻膜污染，处理效果优于对快洗流量的调节；加药反洗可以有效抑制膜污染，水力清洗与加药反洗的联合运用可以保证超滤膜较长时间的稳定运行。（4）中试试验分析并总结了适合改进型超滤膜的运行操控参数，并分别确定了超滤过程中的加药反洗周期、反清洗水量及操控压力、膜产水率等重要参数，50-120L·m-2·h-1最佳运行操控条件下，反清洗耗水量为1.38-5.97L·m-2、操控压力0.04-0.08MPa，加药周期40-120个过滤周期，产水率82.56%-88.31%，为PVDF-500型超滤膜的工程应用提供参考价值。