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污水深度处理与回用是缓解当前我国水资源短缺的重要途径。本论文以水污染控制重点实验室中试反应器二级出水作为研究对象，考查了活性炭（ActivatedCarbon，AC）吸附、生物活性炭（Biological Activated Carbon，BAC）过滤、臭氧（Ozone，O3）氧化以及活性炭催化臭氧化（Activated CarbonCatalytic Ozonation，AC/O3）四种深度处理技术处理二级出水的效能，采用超滤分离、树脂分离、凝胶色谱分析和三维荧光光谱表征等分析方法，探讨了二级出水有机物（EffluentOrganic Matter，EfOM）的主要性质变化，并进一步研究了这四种深度处理方法对后续超滤膜污染的缓解作用。实验结果表明，在吸附时间足够长、AC投量也适宜的条件下，AC可吸附绝大多数的EfOM，考虑到AC的利用率情况，AC吸附的投量应控制在2.0g/L以下。以溶解性有机碳（Dissolved Organic Carbon，DOC）和紫外吸光度(Ultravioletabsorption at254nm，UV254)为目标参数，修正Freundlich方程较Langmuir方程更适合用来拟合AC对EfOM的等温吸附过程，AC吸附EfOM的动力学过程则适合用准二级动力学方程（Pseudo-second Order Kinetics Equation）描述。BAC对EfOM的去除效果有限，在稳定运行阶段，对DOC和UV254去除率均为25%左右，其中以对小分子有机物（MW<10kDa）的去除为主。BAC处理对微生物代谢产物、腐殖酸类物质、简单芳香蛋白和富里酸类有机物均有一定的去除效果，其中对微生物代谢产物的去除效果最显著。分层取样表明，二级出水中DOC和UV254的去除主要发生在距BAC滤柱顶层20cm（EBCT=60min）和10cm（EBCT=30min）以内的生物滤层。延长EBCT能够加强BAC柱对EfOM尤其是对MW<1kDa组分的去除效果，反冲洗对BAC去除EfOM效能的影响则不明显。臭氧化对二级出水DOC的去除效果不明显，但能快速降低其UV254和SUVA，同时能够有效提高二级出水的可生化性能。分子量分布测定表明，臭氧化能够优先氧化分解二级出水中大分子有机物，增加小分子组分的含量。对EfOM进行树脂分离后发现，臭氧化能够有效减少具有强烈紫外吸收的疏水性组分，增加EfOM中亲水组分含量。荧光光谱分析表明，O3氧化可有效分解二级出水中的富里酸类、微生物代谢产物及腐殖酸类有机物。AC/O3处理二级出水后，其UV254迅速下降，DOC下降速率较单独臭氧化高；EfOM的分子量分布范围缩小，各组分尤其是具有较高分子量组分的紫外强度减弱；富里酸类、微生物代谢产物及腐殖酸类有机物得到有效去除。增加AC投加量、降低AC粒径均有利于AC/O3对二级出水DOC的去除，但随着AC使用次数的增加，AC/O3对二级出水DOC的去除效率下降。在弱酸性条件（pH=3.75）下，AC/O3对EfOM的去除效果最佳。分析表明：在低pH条件（pH<6）下，AC/O3对EfOM的去除作用主要发生在AC表面；而在较高的pH条件下，AC/O3对EfOM的去除主要发生在液相中。在研究AC吸附、BAC过滤、O3氧化以及AC/O3四种深度处理技术对超滤膜污染的缓解效果时发现：短时间的AC吸附对超滤膜污染的缓解效果有限，只有当吸附时间足够长（8h）时，超滤膜的总污染（Total Fouling，TF）和可逆污染（Rvreversible Fouling，RF）才会有所降低。采用BAC（EBCT=30min和60min）预处理时，超滤膜通量的下降速率基本不变，但超滤膜的不可逆污染（IrreversibleFouling，IF）下降。臭氧化预处理能够有效缓解超滤膜污染，随着臭氧投加时间的延长，超滤膜通量的下降速率不断降低，TF整体呈下降趋势，IF在开始略微增大后逐渐减小，RF则持续减小。AC/O3预处理同样能够有效缓解超滤膜污染，随催化时间的延长，超滤膜通量的下降速率不断降低，TF和RF均不断下降。同时发现，随着二级出水初始pH的增加（pH=39），超滤膜通量的下降速率逐渐减小，超滤膜的TF、IF和RF也都逐渐减弱。研究发现，超滤膜污染与EfOM的分子量分布和亲疏水性等特性有很大关系，并非完全取决于EfOM的DOC含量。