我国饮用水水源污染较重，且以有机物污染为主，天然有机物是水体中有机物的主要组成成分。水体中有机物的存在不仅对絮凝、沉淀、过滤过程有负面影响，而且在氯化消毒过程中会与氯反应生成多种对人体有害的氯化消毒副产物，增加饮用水处理难度。传统给水处理工艺对有机物及氯化消毒副产物前驱物质去除效率低，基于我国国情，有必要在现有的给水处理工艺上进行一定的改进以强化对有机污染物的去除。 臭氧由于其强氧化作用，很早即在水处理领域内得到应用，20世纪60年代末臭氧预氧化技术开始被用于饮用水处理，经过几十年的发展与完善，该技术日趋成熟，但臭氧预氧化对有机物存在的絮凝过程、絮体结构等的影响仍不清楚，其对絮凝效果的影响亦不确定。本文分别以腐殖酸配制水样及天然地表水为研究对象，探讨了原水中有机物对絮凝过程的影响，在此基础上，进一步研究了原水水质对臭氧预氧化效果的影响、臭氧预氧化过程对絮凝过程及絮体形态的影响以及臭氧预氧化过程中的氧化途径。 研究中采用TOC测定仪，浊度仪，胶体表面电位测定仪等仪器对不同原水及不同处理工艺前后的水样水质特性进行了测定，采用顺磁共振波谱仪(ESR)测定了臭氧预氧化过程中不同臭氧投量下水中自由基浓度的变化。 此外，研究中采用了一套全新的数字图象采集/分析系统，对不同情况下水样絮凝过程中絮体尺寸、形态变化规律进行了分析，更好地描述了絮凝过程，为分析絮凝机理及不同处理方法对絮凝的影响评价提供了重要依据。本文阐述了该采集/分析系统的组成与适用范围，并对其在测定过程中产生的误差进行了分析。 研究结果表明，有机物对胶体有保护作用，有机物的存在提高了发生絮凝所需的絮凝剂的量，尽管在高絮凝剂投量情况下，表面粘附有机物的胶体颗粒可以迅速絮凝，但从对絮体形态的分析结果可以看出，此时产生的絮体分形维数下降，形态系数亦下降，表明有机物在胶体颗粒表面的吸附使形成的絮体结构变得更加不规则且不密实，絮体表面粗糙，易破碎。其原因为，在悬浊液中加入絮凝剂完成电中和作用后，胶体颗粒表面的有机物产生的空间位阻效应对絮体的形成、成长有重要影响，有机物的存在，降低了胶体颗粒之间以及胶体颗粒与微小絮体间的粘附几率，从而使形成的絮体分形维数下降，形态系数指数降低，形成的絮体形状更加不规则，结构更加松散，而不利于其在后续沉淀过程中的去除。 臭氧预氧化只能去除小部分有机物，同时使水中大分子量有机物浓度降低，小分子量有机物浓度升高，水样酸度升高。臭氧预氧化后，胶体表面电位没有明显变化，但中和胶体表面负电荷所需的絮凝剂量增加，这是由于臭氧氧化形成了大量的羧酸类产物，他们分散于水中，具有较高的阳离子交换能力，因此在混凝过程中消耗一定量的絮凝剂。无论水中是否含有Ca2+，臭氧预氧化均使絮体的分形维数与形态系数有一定程度的升高，即产生的絮体形状更加规则，且更密实，其原因为臭氧预氧化破坏了一部分吸附在胶体颗粒表面的有机物，从而降低了其空间位阻效应。水中有Ca2+存在时，臭氧预氧化过程会产生显著的助凝效果，且形成的絮体分形维数高于不含Ca2+离子的悬浊液，推断这是由于Ca2+在絮凝过程中起架桥作用，通过络合使羧酸之间，或羧酸与胶体颗粒之间发生联结，使胶体颗粒间及胶体颗粒与微小絮体间的吸附几率增加，从而产生助凝作用并提高了对有机物的去除率。 水中有机物浓度(TOC，UV254)与三卤甲烷生成势呈正相关关系。溴离子具有更强的卤代能力，当水中有溴离子存在时，三卤甲烷生成势随水中溴离子浓度升高而升高，卤代因子亦随之升高，同时，由三卤甲烷引起的致癌风险亦有所升高，最大致癌风险出现在水中溴离子与TOC比值介于0.03～0.05之间。臭氧预氧化对有机物的去除率与臭氧投量呈正相关关系，臭氧氧化对水中有机物总量(DOC)去除率不高，但可使UV254及SUVA等有机物浓度替代指标有显著的降低。臭氧氧化/絮凝/沉淀对三卤甲烷生成势的控制主要是通过臭氧的氧化能力实现的，根据对臭氧氧化过程中水中羟基自由基浓度变化规律的测定结果可知，臭氧在氧化有机物过程中，分子臭氧氧化是臭氧氧化的主要途径。