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随着水资源的短缺和水污染问题的日益严重，城市污水的资源化再生技术成为当今水处理技术的重点研究方向。其中的超滤膜技术由于具有出水水质优异，操作简便，使用寿命较长的等优点而受到广泛关注，但超滤膜在运行过程中因污染而造成的通量下降和使用寿命缩短是影响超滤膜系统的核心问题。本论文使用课题组自制的PVDF/PVP改进中空纤维超滤膜装置，结合混凝沉淀和砂滤为预处理的综合处理工艺，以城市污水二级出水为原水进行污水再生试验，主要研究了PVDF/PVP改进中空纤维超滤膜分离系统的整体处理性能，针对城市二级出水中不同污染物对超滤膜系统的污染能力进行分析，并对超滤膜在冬季不同通量条件下运行时的操作条件进行优化控制。所得的主要结论如下：（1）分别以TOC值和UV254值作为代表性参数表征城市污水二级出水在冬季和夏季时水中有机物的分子量情况。以TOC表征时，冬季时二级出水中<10kDa的有机物占64.31%，>100kDa的有机物占15.49%；以UV254表征时，二级出水中<10kDa的有机物占71.05%，>100kDa的有机物占9.21%。以TOC表征时，夏季时二级出水中<10kDa的有机物占69.73%，>100kDa的有机物占10.96%；以UV254表征时，二级出水中<10kDa的有机物占74.02%，>100kDa的有机物占5.51%。从上述结果可以发现，城市二级出水中溶解性有机物以小分子物质为主，且夏季水中小分子物质增加。（2）以混凝沉淀砂滤为预处理，以超滤膜为核心的再生中水系统对二级出水中主要污染指标浊度、UV254、COD、磷酸盐、氨氮的平均去除率分别为100%、34.82%、32.97%、29.57%、31.08%。其中预处理对上述主要污染指标的平均去除率分别为浊度93.01%、UV25423.06%、COD26.03%、氨氮25.22%、磷酸盐26.1%。超滤系统运行期间，膜出水水质稳定，膜出水各类物质为浊度0、UV2540.074~0.088cm-1、COD14.64~29.18mg/L、氨氮0.48~0.98mg/L、磷酸盐0.34～0.87mg/L。膜出水水质达到《城市污水再生利用工业用水水质》中的工业冷却用水标准。（3）采用微观作用力评价方法对城市二级出水中的浊度物质和有机物对超滤膜的污染能力进行分析。对超滤膜的污染试验表明，相对于浊度物质，有机物对超滤膜的污染能力更强，是造成膜污染的主要因素；浊度物质对有机物的吸附能力大于超滤膜，水中浊度物质的存在有利于提高超滤膜对有机物的去除能力。（4）对冬季时不同通量条件下的超滤膜装置的控制条件进行了优化。研究发现，在50~80LMH的产水通量下，控制反洗流量为过滤流量2.5倍，快洗流量为过滤流量2.5倍条件下，并结合加药反洗可以有效控制跨膜压差的增长，同时能够避免频繁药洗的影响，实现超滤膜组件的长期运行。