地表水源中的氮磷浓度过高造成藻类过度繁殖,传统溶气气浮在除藻过程中存在气泡与藻细胞粘附效率低、有机污染物去除效率低等缺陷。将臭氧与气浮工艺有机结合,能够在去除藻细胞的同时氧化降解有机污染物。然而传统微孔曝气臭氧气浮的臭氧利用率不理想,并且较低的臭氧利用率会导致水中有机物反应不充分,影响气浮的除藻效率。近年来,微气泡由于气泡直径较小,在水相中有更长的停留时间和更好的传质效率,因此受到国内外学者的广泛关注。本研究通过将臭氧与微气泡有机结合,对比分析了臭氧化微气泡强化气浮工艺与传统微孔曝气臭氧气浮工艺在气泡特性、臭氧利用率、常规指标去除、藻细胞再生长抑制等方面的差异,考察了臭氧化微气泡对各类藻源有机物污染指标的去除规律,并对臭氧化微气泡与絮体的粘附和臭氧-藻细胞体系的氧化机理进行了研究分析。通过臭氧化微气泡强化气浮与传统微孔曝气臭氧气浮对比试验,突出了臭氧化微气泡的优势。研究表明,臭氧化微气泡的直径在43-55μm间分布,微孔曝气臭氧气泡的直径在550-700μm之间,小体积的气泡提高了比表面积并降低了上升速度;相比传统工艺,臭氧的吸收率和利用率分别提高了41.9%和46.2%。此外,臭氧化微气泡对常规指标的去除率随臭氧投加量的增加而提高,经过处理后出水中的藻细胞已无明显的再生长趋势。臭氧化微气泡强化气浮的除污染实验结果表明,臭氧化微气泡虽然会导致胞内物质流出,但对总体有机污染物的去除仍然有明显的提升作用。其中胞外MC-LR去除率最高达60.1%,胞内MC-LR去除率均可保持在90%以上,总MC-LR最高去除率可达93.7%。工艺强化了类芳香蛋白物质和分子量较高的富里酸、和腐殖酸和腐殖质类物质的去除,有效地降解大分子有机物。臭氧浓度的增加提高了对叶绿素a的去除速率,TBM、DBCM、BDCM和TCM的最大去除率分别达到了64.8%、80.5%、72.9%和89.3%。通过显微观测分析可知,臭氧在降低气泡粒径的同时增加了气泡密度,提高了颗粒碰撞几率,藻细胞的表面在臭氧的作用下形成了较大的空洞,外泄的IOM起到了吸附架桥作用,形成的絮体更加紧实;臭氧影响了絮体间的分子作用形式,水溶液中的自由羟基和分子间的氢键作用强化了工艺的除藻能力。臭氧化微气泡显著提高了原水中DOC、芳香不饱和有机质和含氮有机物的去除率,有效降解了生物聚合物和腐殖质类物质。臭氧的分解和微气泡的破裂是造成羟基自由基产生的主要原因,加入羟基自由基抑制剂TBA后藻细胞、UV254、叶绿素a和浊度的去除率分别下降了1.4%、4.9%、8.7%和0.8%,加入超氧自由基抑制剂SOD后,藻细胞、叶绿素a和UV254的去除率下降了4.8%、24.2%和14.4%,但浊度反而有所上升,因此在臭氧分解的过程中产生的超氧自由基才是去除有机物的关键。