我国饮用水水源普遍遭受污染,针对水源水质污染问题,我国开展了相应的净水技术研究,并取得了一定成果。早期多以单项技术的研发为主,缺乏代表性、集成性和系统性。国家水体污染控制与治理科技重大专项实施后开始关注饮用水安全保障的系统性研究,并在“十一五”、“十二五”期间进行广泛的工程示范。本文选取北方某座设有“十二五”水专项示范工程的给水厂为研究对象,主要对水厂同步运行的常规-臭氧活性炭深度处理工艺（中置式高密度沉淀池-臭氧活性炭-V型滤池）和常规处理工艺（机械混凝、斜管沉淀池-双阀滤池）进行了为期一年的净化效果比较工作;基于生物作用是部分工艺单元持续去除有机物、氨氮等污染物的关键,为解析水厂各工艺单元去除污染物的内在机制,采用高通量测序技术对夏冬两季两组工艺流程中各单元的微生物群落结构及其时空变化规律进行研究;探究微生物群落结构与污染物处理效能的相关性,并考察环境因子与各单元出水及优势菌属的相关性,为进一步优化水厂工艺的运行管理提供依据和指导。具体研究结果如下:基于全年低浊、有机微污染的原水水质特征,比较常规-O3-BAC深度处理工艺与常规处理工艺对污染物的去除效能。结果表明:常规工艺对高锰酸盐指数、UV254、浊度的平均去除率分别为21.7%、26.8%、81.8%;常规-O3-BAC深度处理工艺对高锰酸盐指数、UV254、浊度的平均去除率分别为38.4%、66.3%、90.8%。臭氧-活性炭组合单元有利于提升水中有机物的去除效果,两组工艺对氨氮及亚硝酸盐均有较好处理效果,除污能力无明显差异。对两组工艺中各单元除污能力进行探究,结果表明:进厂原水常年低浊,常规工艺中混凝沉淀单元净水效果有限,污染物的去除主要依靠砂滤单元。过滤单元在夏季高温期对有机物及亚硝酸盐的去除效果有所提升,对浊度、氨氮的去除效果基本不受季节变化影响;常规-O3-BAC深度处理工艺各单元对有机物均有一定去除作用,以混凝沉淀和臭氧活性炭单元为主;浊度主要依靠常规工艺单元去除,氨氮主要在混凝沉淀、炭滤池及砂滤池去除,亚硝酸盐主要依靠臭氧单元氧化去除。采用高通量测序技术对夏冬两季两组给水处理工艺全流程的微生物多样性及生物风险进行研究,结果表明:夏季水样及滤池生物膜的细菌群落多样性显著高于冬季,深度处理工艺细菌群落多样性显著高于常规工艺,混凝沉淀对细菌群落的影响很小,活性炭、砂滤和消毒单元是影响细菌群落多样性和组成的主要工艺单元。在水样中,细菌群落组成呈现一定的季节性变化,优势菌门主要包括放线菌门、变形菌门、蓝细菌门等;在属水平上,水样中优势菌属主要为Hgcl＿clade、CL500-29＿marine＿group和Cyanobium＿PCC-6307。多种病原体或条件致病菌属被检出,包括军团菌属（Legionella）、不动杆菌属（Acinetobacter）、芽孢杆菌（Bacillus）和分支杆菌属（Mycobacterium）等,冬季消毒后出水中条件致病菌高于夏季,常规消毒后出水高于深度工艺,需格外关注冬季常规工艺出水微生物风险。饮用水处理工艺中影响细菌群落的主要因素为p H、水温和溶解氧。对生物膜群落结构及功能在不同水平上展开分析,结果表明:在生物膜样品中,门水平上优势菌主要为变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门,其中α-变形菌在纲水平占绝对优势。在属水平上,优势菌属主要为norank＿f＿A4b、未分类的暖蝇菌科、未分类的腐螺旋菌科、Blastocatella、Cyanobium＿PCC-6307、生丝微菌属、Sphingorhabdus、土微菌属等。优势菌属多为专性需氧或兼性厌氧菌,有利于水中有机污染物质的去除,同时发现硝化功能菌（Nitrospira）等,表明滤池也具有生物降解除氨氮的功能。本论文对常见净水工艺的净化效果和工艺流程中的生物作用的研究更加深入,相关研究成果为净水厂进一步结合生物作用探究工艺优化运行提供了理论支撑,对保障饮用水安全有积极的意义。