水是人类赖以生存及发展的宝贵资源。随着社会的发展及人类活动的影响，水污染日益严重，水质安全不断受到威胁。混凝工艺是饮用水处理工艺中应用最为广泛的工艺之一，迄今为止仍为各种工艺中不可或缺的前置环节。本论文通过对我国主要城市饮用水原水及出厂水水质进行大规模调查，全面了解了我国饮用水原水水质特性及其对混凝处理过程的影响。此外，根据调查结果，针对我国饮用水混凝处理过程中常出现的问题，研究了水质特性、铝系混凝剂不同形态等对混凝过程中絮体生成、絮体的可过滤性以及处理后残余铝的影响。　　通过对我国23个城市的52个饮用水水厂的原水及出厂水进行调查，首次全面地了解了我国饮用水原水特点。调查发现我国饮用水原水的DOC和UV254值与其他国家相差不大，但原水SUVA值相对较低，且含有较多的低分子量有机物和蛋白类物质。相比于长江、珠江及沿海地区，黄河流域水源中DOM中含有的腐殖质类物质及高分子量有机物最少。对于不同的地理位置，气候和人为因素对水质影响显著，其中，北方比南方原水的pH及有机物含量要高，且其有机物分子量相对较低。对比饮用水处理前后水质变化发现，所有处理后水中分子量在1000Da～2000Da范围的有机物含量有显著的增加。根据原水水质特征，本论文将我国各地区进行分类。与此同时，发现原水DOM的去除率与有机物的来源有显著的关系。腐植酸、富里酸及微生物代谢产物等天然来源有机物去除率的高低决定了整体有机物的去除。　　针对不同形态铝系混凝剂(Al2(SO4)3，Al13和Al30）对不同分子量有机物(0-1kDa,800Da-6kDa和6kDa-70kDa)的混凝去除特性进行了研究，并考察了其对残余铝浓度及形态分布的影响。通过对比，发现Al13对低分子量有机物水样的DOC及浊度去除能力有限，但对中等及高分子量有机物水样的DOC及浊度去除效果较其他两种混凝剂要好，特别是在低投加量情况下。随着有机物分子量的增多，Al2(SO4)3需要更多的投加量使浊度降至最低。而Al30在低投加量条件下比Al2(SO4)3更能有效降低低分子量及高分子量有机物水样的DOC。对不同形态混凝剂，混凝后总残余铝浓度随着有机物分子量的增高而呈下降趋势，其中，电中和机理下残余铝浓度相对较低。中性条件下Al2(SO4)3形成絮体较大，但絮体的密实度较差。相比而言，Al13形成絮体较小，但密实度较高（除了低分子量有机物水样）。絮体的分形维数相比于絮体的大小更能反映残余铝的浓度变化趋势。Al13和Al30混凝剂处理后单体态铝(0-1kDa)及胶体态铝(30k-100kDa)是水中残余铝的主要形态，特别是单体态铝。　　针对不同水体特性下絮体的形成及其可过滤性，选择实际水体，研究了同一有机物浓度下，不同原水浊度对混凝机理及形成絮体可过滤性的影响，研究发现，最大化去除浊度的混凝剂最佳投加量低于最大化絮体可过滤性的最佳混凝剂投加量，而与最大化去除DOC的混凝剂投加量基本一致。因此，在实际水处理过程中，需要高于浊度最大化去除的混凝剂投加量，或最大化去除DOC的混凝剂投加量以达到提高絮体可过滤性的目的。浊度去除及絮体可过滤性指数的最佳pH范围一致。对比不同浊度原水的混凝结果发现，高浊度原水形成絮体的速度及尺寸大于低浊度原水。同时，考察了不同混凝机制下絮体特性与其可过滤性的关系。卷扫网捕机理下，提高原水浊度促进了水体DOC的去除并提高了絮体的可过滤性。对不同浊度水体，电中和机理下DOC的去除及絮体的过滤性都优于卷扫网捕机理。卷扫网捕机理下，提高絮体沉降性有助于提升过滤过程中絮体的可过滤性。而在电中和机理下，提高絮体尺寸分布的均匀性有助于提升过滤过程中絮体的可过滤性。　　选择具有典型铝形态的Al2(SO4)3及Al13两种混凝剂，考察了不同混凝剂形态对实际水体絮体形成及其可过滤性的影响。结果表明，最优投加量下，Al13絮体的可过滤性强于Al2(SO4)3。在中性条件下(pH6.5～7.5)，Al2(SO4)3形成絮体尺寸大于Al13，然而Al13形成絮体密实度更强且尺寸分布更为均匀。因此，Al13在pH6.5和7.0条件下浊度去除率更高，同时絮体的可过滤性更好。此外，通过ESI-TOF-MS检测发现，中性pH条件下，Al13中铝形态比Al2(SO4)3更丰富，尤其是高聚合态铝，而在电中和作用机理下，Al13铝形态越丰富其混凝效果越好，絮体的可过滤性越强。同时研究了两种混凝剂的絮体强度及絮体破碎前后对絮体可过滤性的影响，对比发现，Al13絮体的抗破碎能力及破碎后的再生能力较强，尤其在高破碎强度下。相比卷扫网捕，电中和机理形成絮体彻底破碎后絮体再生能力更强。