近年来,随着我国水环境污染的日益加重和饮用水标准的不断提升,传统饮用水处理工艺难以满足现代饮用水的安全需求,以超滤为核心的第三代饮用水处理工艺应运而生并迅速发展。然而,目前我国对超滤的应用多数只是与传统工艺的简单结合,工艺流程复杂繁琐,过于依赖化学药剂,尚未充分利用超滤技术的优势。本论文以松花江原水为处理对象,采用新型的外循环连续过滤装置作为膜前预处理工艺,开展外循环连续过滤-超滤组合工艺的中试研究,为以超滤为核心的短流程、低药剂的绿色净水工艺的开发提供技术参考和支持。首先,研究不同运行参数对连续过滤工艺运行效能的影响并进行优化。结果表明,增大滤层厚度,降低滤速和延长洗砂周期均能不同程度地提高连续过滤的处理效果;滤层水头损失的增长随滤速的提高而加快,但过高的滤速又会使水头损失出现下降现象;洗砂周期对水头损失无明显影响,6h以内的洗砂周期均能有效控制滤层污染;洗砂强度为16和20L/(m2·s)时的反冲洗效果相当,在第8min基本完成脏砂的清洗;连续过滤的运行工况确定为:滤层厚度1.0m,滤速4m/h,洗砂周期6h,洗砂强度16L/(m2·s),洗砂持续时间8min。然后,利用超滤小试系统研究不同运行参数对超滤工艺运行效能的影响。结果表明,降低膜通量,增加反冲洗水头,延长反冲洗时间和缩短过滤时间均能不同程度地降低膜污染速率;而运行参数的改变对超滤的处理效果没有或仅有轻微影响;参考超滤小试实验结果,超滤中试系统的运行工况确定为:膜通量20 L/(m2·h),反冲洗水头3.5m,反冲洗时间2min,过滤时间120min。此外,利用超滤小试系统进行组合工艺与直接超滤的运行对比发现,组合工艺对CODMn、UV254和氨氮的去除率比直接过滤分别高出9.97%、7.02%和33.84%,且超滤膜污染速率远低于直接超滤。连续过滤预处理能不同程度地提高对有机物和氨氮的去除效果,并有效缓解超滤膜污染。最后,考察组合工艺在最佳工况下长期运行的处理效能和膜污染特性。结果表明,组合工艺对浊度、CODMn、UV254、DOC和氨氮的去除率分别为99.75%、32.21%、17.12%、15.27%和70.77%;针对以中小分子有机物为主的松花江原水,组合工艺对有机物的截留效果较差;而由于连续过滤和超滤在长期运行下均形成一定的微生物降解作用,组合工艺对氨氮的去除效果稳定优异;虽然组合工艺对微生物的去除效果显著,但出水微生物指标尚未满足饮用水标准;组合工艺对以胶体或颗粒态为主的Al、Fe、Mn去除效果优异,而对以离子态为主的Mg、Ca无明显去除效果;运行期间,超滤膜前期污染较缓慢,15天后污染速率加快,最终在第50天跨膜压差增长至50.3k Pa,达到膜污染上限;故在本实验条件下,组合工艺的超滤膜化学清洗周期约为50天;三维荧光分析表明,腐殖酸类有机物和色氨酸类蛋白质是超滤膜处理松花江水主要的不可逆污染物;连续过滤预处理主要通过去除松花江原水中的较大颗粒物、大分子有机物和色氨酸类蛋白质,从而有效缓解超滤膜污染。针对松花江原水,外循环连续过滤-超滤组合工艺在最佳工况下的长期运行效能较为良好,出水水质大部分能满足饮用水标准,超滤运行稳定且污染速率较低。比起直接超滤,以连续过滤作为膜前预处理的短流程超滤组合工艺在处理效能和膜污染控制上更具明显优势,对以超滤为核心的短流程、低药剂绿色净水工艺的研究和开发具有一定的参考意义。