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随着经济高速增长,地表水环境受到严重破坏,微污染水体大量出现,造成“水质性缺水”大大加剧我国水资源短缺状况。处理并回用微污染水对改善流域水环境,缓解水资源紧张状况意义深远。超滤（Ultrafiltration,UF）工艺作为“第三代水处理工艺”由于具有固液分离效率高,消毒性能好,无二次污染等优势而备受瞩目。然而超滤工艺自身对有机物的去除效果并不理想,并且在长期工艺运行中面临膜污染问题,一般需要构建组合工艺。针对微污染水高有机物、高氨氮污染的特点,本研究以活性炭、沸石为填料,设计生物慢滤池（Biological Slow Filter,BSF）作为预处理工艺,构建BSF-UF处理系统进行微污染水处理研究。通过恒通量连续流运行实验和恒压批次超滤实验,研究了BSF-UF系统的净水效能和净水特点,考察了BSF-UF系统的膜抗污染性能并对膜污染机理进行论述。对BSF-UF系统,混凝-超滤系统(混凝剂投药量0.1 mmol·L-1 Al3+的CUF1系统和0.5 mmol·L-1 Al3+的CUF2系统)和UF系统的净水效能和抗污染能力进行了对比和梳理,对不同预处理系统的膜污染机理进行了分析和探讨。研究结果与结论如下:（1）BSF不同深度对污染物具有不同的去除特征和去除机理。在前1/2段通过协同吸附作用和好氧生物降解作用,BSF对总有机碳（Total Organic Carbon,TOC）去除率达70.7%,比紫外吸光度（Specific Ultraviolet Absorbance,SUVA）去除率达87.9%。对大分子生物聚合物（30 kDa<MW<80 k Da）,腐殖质类有机物（1 kDa<MW<10 kDa）和其他小分子有机物（MW<1 kDa）均有显著的去除效果。同时通过沸石的吸附作用和硝化菌的硝化作用对氨氮的去除率达53.0%。在中间1/4段,BSF保持缺氧状态,对有机物无明显去除,磷酸盐由于聚磷菌厌氧释磷出现小幅升高。在最后1/4段,靠近液面处由于大气复氧水中溶解氧浓度上升,磷酸盐含量回落,同时水中生物聚合物大分子含量反弹,出水TOC升高。整体而言,BSF对有机物和氨氮均有良好的去除效果,但对生物聚合物大分子的去除不理想。（2）恒通量连续流实验和恒压批次超滤实验结果显示,各系统对有机物去除能力BSF-UF系统>CUF2系统>CUF1系统>UF系统。在恒通量连续流运行模式下,BSF-UF系统对TOC的总去除率达77.9%,显著高于UF系统的11.0%。在恒压批次超滤实验中,BSF-UF系统对TOC去除率达65.0%,同样显著高于UF系统的9.3%,CUF1系统的17.0%以及CUF2系统的35.0%。两种超滤实验模式下,紫外可见光光谱（Ultraviolet-Visible Spectrum,UV-Vis）,尺寸排阻色谱（Size-Exclusion Chromatography,SEC）和三维荧光光谱（Excitation Emission Matrix,EEM）结果均表明,BSF-UF系统对不同吸光度、不同分子量有机物和各种荧光性有机物均具有显著的去除效果;CUF1和CUF2系统仅对大分子生物聚合物和较高分子量腐殖质类有机物具有一定去除效果,对中、低分子量有机物去除效果较差;UF系统仅对大分子生物聚合物具有截留效果,对其他有机物无明显去除能力。（3）在恒通量连续流运行模式下,五个水力清洗周期（32天）的结果表明,BSF-UF系统的抗污染能力显著优于UF系统,并且随着运行周期的增加,BSF-UF系统对膜总污染和不可逆膜污染的缓解效果越发明显。溶解性微生物产物（Soluble Microbial Products,SMP）在两系统膜表面累积的胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）中占绝对比重,对膜总污染程度有决定性作用。两系统相比,BSF-UF系统膜表面SMP含量仅为UF系统的60.0%左右,膜污染大大缓解。两系统紧密结合胞外聚合物（Tight-Bound Extracellular Polymeric Substances,TBEPS）和松散结合胞外聚合物（Loose-Bound Extracellular Polymeric Substances,LBEPS）含量大致相同,表明BSF预处理无法有效降低膜表面活性生物质的累积,从根本上解决长期生物污染问题。两系统运行初期只有较少腐殖质吸附在膜孔,对不可逆膜污染影响可忽略不计,此时不可逆膜污染主要由蛋白类有机物的膜孔堵塞造成,因此在运行初期两系统不可逆膜污染程度接近。随着运行周期增加,腐殖质类有机物在UF系统膜孔中的累积逐渐显著,而在BSF-UF系统无明显累积,导致在后续运行中UF系统不可逆膜污染明显高于UF系统。（4）在恒压批次超滤实验中,CUF2系统对膜污染的缓解效果最显著,最终膜通量是UF系统的4.3倍左右。相比之下,BSF-UF系统和CUF1系统相比UF系统膜污染程度略有改善,但不显著。对膜表面和膜孔污染物的分析表明,腐殖质类有机物对初期膜污染无显著影响。多糖、蛋白质生物聚合物大分子在膜表面和膜孔不同程度的沉积直接导致了不同程度的膜污染。膜表面多糖的累积量是蛋白的十余倍,占绝对比重,多糖含量是膜污染程度的决定性因素。研究可为BSF-UF系统在微污染水处理的应用提供新的借鉴和参考,为超滤膜污染提供新的见解和思考。