反渗透海水淡化技术是应对全球水危机的重要战略手段,一直以来得到广泛的关注和研究。近年来,随着超滤技术的日趋成熟,工程应用成本的下降和膜性能的提升,超滤已经取代诸如砂滤等许多传统工艺,成为了反渗透海水淡化的首选预处理技术。然而,膜污染问题依旧严重影响超滤工艺的运行成本及出水水质,化学混凝作为改善水质和缓解膜污染的一种低成本且效果显著的方法,得到了广泛的研究与应用。因此,开展以混凝-超滤为核心的反渗透膜前预处理技术研究,优化混凝-超滤技术的操作参数,探索混凝对膜污染的控制机制,对反渗透海水淡化系统的稳定运行具有重要的意义。本论文选择工业常用的聚合氯化铝（PACl）为混凝剂,研究混凝工艺参数对絮体形态的调控机制以及对海水中常规污染物的去除效果;在此基础上,将混凝与超滤工艺相结合,重点研究包括混凝剂投加量、水力条件、跨膜压差等工艺参数对混凝缓解膜污染的影响及其作用机制;最后考察沉淀工艺和助凝剂对混凝控制膜污染的强化效果,从而形成适用于海水淡化反渗透膜前预处理的混凝-超滤集成工艺。主要结论如下:研究表明,体积较大和结构较密实的絮体有利于混凝沉淀的处理效果,而采用多级搅拌的絮凝方式可以明显加快絮体的成长速度。有机物的去除率主要与混凝剂的投加量有关,这是由于水体中小分子或可溶性的有机物难以通过优化水力条件等物理方法增强其去除效果。40 mg/L的混凝剂投加量可以形成较大絮体粒径和较密实的絮体。混凝剂投加量对浊度和有机物的去除效果较明显,而混凝时长的增加能够很好的强化对浊度的去除效果,但对有机物去除率影响很小。快搅搅拌强度对浊度和有机物去除效果均无太大影响。在混凝剂投加量为40 mg/L、采用300r/min的转速快搅2 min,100-50-30 r/min各5 min,沉淀30 min条件下可以得到较好的浊度和有机物去除效果。对混凝-超滤预处理工艺而言,絮体粒径大、分形维数低的絮体可以形成疏松多孔的滤饼层,可以通过合理的控制混凝-超滤过程中的运行条件来最大程度缓解超滤膜污染。20 mg/L的PACl投加量可以形成最大絮体粒径的同时维持絮体的松散结构,这是混凝机理处于电中和区域的特性导致的。混凝-超滤过程中,20 mg/L的聚合氯化铝投加量和8min的絮凝时长,0.025 m/s的膜表面过滤流速可以在维持絮体粒径在200μm以上的同时冲刷膜表面和交换膜组件中浓水,进一步提高了水通量。而60 k Pa的跨膜压差可以在保持较低的膜污染速率时获得较高的水通量,维持超滤膜长期有效的稳定运行。对海水而言,超滤出水中粒径分布的峰值出现在0.6～2 nm处,有效去除了海水中300～1000 nm粒度区间内次微米级别的污染物,出水SDI₁₅满足反渗透进水要求。与混凝-超滤工艺对比,混凝-沉淀-超滤工艺可在一定程度上缓解超滤膜污染问题,但是对于膜通量与出水水质并没有明显的提高。对于污染程度较低的海水而言,混凝-超滤工艺在维持较低的膜污染同时克服了混凝-沉淀-超滤工艺混凝剂投加量大、絮凝和沉淀时间长的缺陷。而非离子型PAM的投加由于其大分子结构对膜孔的堵塞吸附作用造成了水通量的下降,对海水的混凝-超滤过程并不适用。