有机物与胶体颗粒物的有效去除是当今饮用水处理领域需要解决的首要问题,气浮工艺（DAF）在去除有机物与胶体颗粒物形成的小尺寸轻质絮体方面具有优势。气浮工艺在国外饮用水领域发展速度很快,相比之下其在国内的研究与应用相对滞后,并且已有研究更多的关注气浮除浊效能,而气浮去除天然有机物（NOM）和有机微污染物的研究却鲜有涉及。本研究基于课题组前期在微气泡去除有机物方面的基础性研究工作,围绕多相流泵溶气气浮技术,分别对气浮与沉淀、外压式超滤膜和膜生物反应器联用工艺去除水中污染物的效能与机理进行研究;考察了微气泡表面改性技术去除水中有机物的可行性,研究壳聚糖分别用作助凝剂与微气泡改性剂时,对气浮工艺去除有机污染物的促进作用,并利用有机物组分筛分、三维荧光光谱（EEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等多种手段对不同有机物组分与微气泡的相互作用机理进行分析。本文首先研究了不同原水水质条件下沉淀-气浮串联工艺对污染物的去除效能,对EDUR多相流泵气浮工艺的微气泡浓度进行了测定,利用气浮混合区粘附效率模型与分离区夹气絮体上浮速率模型分析了絮体颗粒的理论分离效率,考察了沉后水二次投加混凝剂对后续气浮工艺除污染效能的影响,对嗅味物质的去除效果进行了研究。结果表明,混合区微气泡平均直径20.1μm,分离区气泡床厚度59±8 cm;沉淀-气浮工艺可以有效地削减水中固体颗粒物浓度,浮后水浊度接近1.7 NTU,对2²00μm颗粒物的去除率维持在85%左右;EEM结果表明沉淀-气浮工艺可以较好地去除水中大分子腐殖酸类NOM,而对小分子NOM组分效果有限;沉淀、气浮出水浊度与其总铝含量线性相关,沉淀-气浮工艺可以有效去除混凝段外加铝盐;在沉后水中二次投加混凝剂可以进一步提高小尺寸颗粒物（2³μm）的气浮分离效率,但是对NOM的去除无明显提升;混合区粘附效率模型可以很好地反映工况参数变化对颗粒物气浮分离效率的影响,模型分析与实测数据均证实絮体颗粒尺寸在≤100²00μm范围内,较利于其上浮分离;此外,包括沉淀-气浮在内的示范工程工艺体系可以有效地去除水中的土臭素、2-甲基异莰醇以及吡啶、吡嗪、硫醚、醛酮等嗅味物质。为解决沉淀-气浮工艺对NH₄⁺-N及小分子NOM去除效果有限以及浮后水中仍有大量小尺寸颗粒物残留的问题,本文将DAF分别与外压式超滤膜组件（UFM）、上向流复合滤料膜生物反应器（MBF）组合,研究了DAF-UFM、DAF-MBF组合工艺对水中污染物的去除效能,分析了DAF作为前处理工艺时对超滤膜组件膜污染发展速率的影响,同时考察了DAF-MBF工艺对有机微污染物的去除效果。结果表明,DAF与超滤膜在不同尺寸絮体颗粒物的去除上具有很好的互补性,DAF对微米级颗粒物的有效去除,降低了膜组件的固体颗粒物负荷,UFM与MBF则将可截留颗粒物尺寸扩展到纳米级,两种组合工艺膜后水浊度均保持在0.1 NTU左右,2²00μm颗粒数浓度均<200个/m L,同时膜后水中病原微生物均基本无检出。在DAF-MBF工艺中,MBF通过下部沸石层对NH₄⁺-N的化学吸附与上部活性炭层的生物氮循环作用使出水NH₄⁺-N浓度降至0.1 mg/L。浮后水中丰富的溶解氧含量有力地保障了MBF内生物膜对有机污染物的吸附与降解。EEM显示浮后水经过MBF处理后小分子富里酸及蛋白质类物质的含量明显降低。此外,DAF-MBF工艺可以有效去除水中持久性有机污染物及嗅味物质。与UFM相比,MBF反应器中帘式超滤膜的膜污染发展速率明显减慢。为了强化多相流泵溶气气浮工艺对有机物污染物的去除效果,本研究采用阳离子聚合物对微气泡进行表面改性,验证了微气泡改性技术去除水中有机物的可行性。依托常规混凝-气浮工艺,其中混凝剂为聚合氯化铝（PACl）,考察了壳聚糖分别用作助凝剂与微气泡改性剂时对不同NOM组分及三卤甲烷生成势（THMFP）和卤乙酸生成势（HAAFP）的去除效能。结果表明,在气浮泵溶气系统回流水中投加十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDADMAC）与壳聚糖可以对微气泡进行表面改性,浮后水zeta电位及收集浮渣FTIR分析均证实大部分壳聚糖分子粘附在微气泡表面,并进入到上层浮渣层中。在PACl单混凝剂与壳聚糖双混凝剂气浮体系中,大分子疏水性NOM在疏水性结合的作用下会优先粘附到微气泡表面,从而获得较高的气浮分离效率,而小分子亲水性NOM的去除率较低。在壳聚糖改性气浮体系中,当回流水p H值减小到低于壳聚糖分子等电点时（如p H5.5和p H4.0）,改性微气泡表面壳聚糖分子正电荷密度的升高会促进其对带负电性小分子亲水性NOM的去除,这一过程中静电引力及氢键结合均发挥了积极作用。此外,THMFP与HAAFP的去除率也得到不同程度的提高。