北方某工业城市因水源地微污染,导致取水环境恶化,进而造成北方某地表水厂处理难度提升。该水厂原有的“混凝→沉淀→过滤→消毒”常规工艺难以保证出水达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2001）的要求,水厂运行当中,经常出现浊度与高锰酸盐指数等指标超标现象。所以,该水厂需要在现有常规处理工艺的基础上增设深度处理工艺。臭氧-活性炭工艺对水中色度、嗅和味具有较好的去除效率,可以提高出水的感官形状。此外,臭氧-活性炭工艺对常规有机物及微量有机污染物均具有较好的去除效能。首先,本研究在小试实验规模上,分别探究了活性炭工艺、臭氧氧化工艺、臭氧-活性炭工艺对浊度和高锰酸盐指数的去除效能,并在臭氧-活性炭工艺研究中探究臭氧投加量对工艺效能的影响及对臭氧投加量进行优化调整。单独的活性炭工艺对高锰酸盐指数平均去除率可以达到9%左右。单独的臭氧工艺对高锰酸盐指数的去除效能不理想,当臭氧投加量增加至1 mg/L时,高锰酸盐指数去除率仍不足10%。当臭氧投加量为1.0 mg/L时,臭氧-活性炭工艺对高锰酸盐指数去除效率可以达到30%左右,去除效率较单独臭氧工艺或单独活性炭工艺均提高了20%左右。然而,活性炭滤池对浊度的去除效能较差,因此该水厂深度处理工艺流程为“臭氧-活性炭工艺→超滤工艺→二氧化氯消毒”。最后,本研究探究了该水厂完整深度处理工艺流程的运行效能,并进行技术参数优化与经济效益分析。臭氧-活性炭工艺出水高锰酸盐指数均小于3 mg/L,更换活性炭滤料可以提高臭氧-活性炭工艺对高锰酸盐指数的去除效能;臭氧-活性炭工艺浊度仍超过1 NTU。超滤工艺进一步截留颗粒悬浮物,浊度可以小于0.5 NTU,远小于《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2001）。此外,降低活性炭滤池反冲洗频率、降低臭氧投加量、提高滤池产水时间在保证出水达标的情况下,还能够有效节约净水成本,经计算制水成本中深度处理流程环节仅为0.15元/m~3。臭氧-活性炭工艺有效降低出水的有机物浓度,保证供水的化学安全性;超滤工艺有效保障出水浊度小于1 NTU,且有效截留致病微生物,保障供水的生物安全性;二氧化氯消毒保障出水含有一定浓度的余氯,持续保障饮用水的生物安全。本论文研究了该水厂完整的“臭氧-活性炭工艺→超滤工艺→二氧化氯消毒”深度处理工艺流程,为水厂生产与运行提供指导与参考,助力水厂生产健康的、绿色的、高品质水。此外,本研究丰富了臭氧-活性炭工艺的应用研究,为臭氧-活性炭工艺的推广与应用提供参考。