饮用水处理面临的主要挑战之一是天然有机物（NOM）的去除，NOM被公认是在饮用水处理方面引起许多不利影响的物质。作为一种低能耗、无需投加化学药剂的固体吸附与过滤技术，活性炭吸附+膜过滤法对水中天然有机物的去除有着独特的优势。本课题系统研究了一套2.4t/h处理量的活性炭与膜过滤中试装置对饮用水中天然有机物的去除效能。运用超滤分级方法，考察炭滤、超滤和纳滤工艺对各个分子量区间的有机物的去除效果，研究各个工艺对水中消毒副产物前体物的去处规律，给出水库水深度处理的工程技术方案以及技术经济分析。本课题考察了不同滤速（7m/h，5m/h，3m/h）对于出水浊度与高锰酸盐指数的影响。通过对水质的常规指标（pH、DO、浊度、电导率、高锰酸盐指数等）进行了长期的检测，总结出了该试验装置对饮用水的处理效能。结果表明：活性炭工艺的出水pH值总体上大于进水的pH值。活性炭在吸附初期对高锰酸盐指数的去除率>57%；后期（运行80小时以上）对高锰酸盐指数的去除率只有40%。超滤对水中的高锰酸盐指数的去除率较低。通过对水质的超滤分级、三维荧光分析及消毒副产物生成势的测定，总结出了该试验工艺对饮用水的处理规律：活性炭对相对分子质量在1～3KDa区间的有机物去除效果最佳；超滤出水中的有机物均以小分子的形式存在了；纳滤出水中的有机物几乎已经全部被去除。根据不同季节炭滤出水的三维荧光谱图可知不同季节的出水中天然有机物的含量相差很大。炭滤工艺对三卤甲烷前体物的去除率低于对卤乙酸前体物的去除率；超滤工艺对三卤甲烷前体物的去除效果优于对卤乙酸前体物的去除效果；纳滤工艺有效地保障了水质的生物稳定性和饮用水的安全性。活性炭过滤工艺在设计、运行方面较简便，适合旧净水厂的改造升级，投资较少，可以保证出水水质达到最新的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。活性炭+超滤过滤工艺设计、运行方面较复杂，适合新建水厂及对水质要求较高的水厂，一次性投资大。