本学位论文介绍了南洲水厂的工艺流程，对臭氧投加工艺、活性炭滤池运行工艺和混凝工艺进行了针对性的研究并提出了优化建议。研究为南洲水厂的初期生产运行找出了切实可行的优化方案，为水厂的安全优质供水提供了科学的技术参数，为广州自来水公司创造了良好的经济和社会效益，为其它采用深度处理工艺的水厂提供了实用的运行和管理经验，为设计部门提供了实际运行参数。 通过对臭氧投加工艺中预臭氧和主臭氧在不同投加量时耗氧量、氨氮、UV254、的去除率和消毒副产物的含量进行检测分析和研究，最终确定了根据南洲水厂水源水质的最优投加方式为：预臭氧投加量0.5mg/L，主臭氧投加量1.0mg/L，实际运行也表明了采取这种臭氧投加方式能维持较高的有机物去除率，达到预计的处理效果，并节约了大量的运行费用。 通过对活性炭滤池的生物量研究，分析了生物活性炭滤池运行过程中炭层内部的生物情况，探讨了不同时间段运行的各种参数，确定了7～10天的保险运行周期和10～15天的经济运行周期；通过实际运行情况，对活性炭滤池的反冲洗参数进行了针对性调整，取消了容易造成活性炭流失的气水联合冲洗过程，将原设计的三段式冲洗过程改为四段式冲洗过程，在确保冲洗效果的同时也节省了冲洗水量；针对炭滤池处滤水的控制方式提出了先静止15分钟再投入运行的优化方案，很好地确保了初滤水质。 针对待滤水浊度不能稳定控制在1NTU的状况，本对比研究了多种混凝剂的混凝性能和处理效果，最终确定采用聚丙烯酰胺作为助凝剂与聚合氯化铝联合使用的混凝方案，无论在高浊度水还是在低浊度水均能满足待滤水小于1NTU的要求。 针对的各单元进行全系统的实际优化运行研究，证明这些优化运行方式具有较强的适应性、经济性，优化后的运行效果完全能达到相关的水质标准。