混凝-超滤(C-UF)工艺在高效去除污染物的同时能够有效控制膜污染,是一种适用范围广和处理效果稳定的饮用水净化工艺。投加助凝剂是在特定工艺环境下进一步强化污染物去除并提升膜系统性能的必要手段。但助凝剂作为高分子物质若使用不当,可能会加剧膜污染,导致膜系统运行效率下降。论文研究了不同类型的高分子助凝剂在C-UF工艺中的投加效果,探究了工艺中高分子助凝剂与膜污染物间的“助凝-污染”机制。借助原位拉曼光谱和电化学阻抗谱(EIS)联合在线监测过滤过程中膜污染的演变规律,以揭示膜污染形成原因并探究助凝剂对膜污染(特别是不可逆污染)的贡献及其在工艺中的负面影响机制,为高分子助凝剂在C-UF组合工艺中的使用技术优化奠定理论基础。首先,开发设计了全流量过滤评价池,建立了同步拉曼光谱和EIS的原位膜污染在线监测系统。选取阳离子型(CPAM)、阴离子型(APAM)、非离子型(NPAM)聚丙烯酰胺三种有机高分子型助凝剂和活化硅酸(ASA)无机高分子助凝剂,探讨了不同类型的高分子助凝剂投加后形成的膜污染性质的差异。对拉曼光谱和EIS的测试分别进行等效电路拟合和光谱特征峰处理。结果表明,EIS能够跟踪膜污染层演变过程,拉曼光谱可根据污染物的特征官能团解释污染的成因,两者结合在线监测的方法能够更全面的提供关于膜污染的早期形成机制。其次,改变助凝剂剂量、超滤膜截留特性条件及溶液环境,并引入了聚类分析的方法,结果发现助凝剂会改变膜污染层的初始、发展及趋稳各阶段的持续和转化时间,特别是膜截留特性对助凝剂在耦合工艺中的作用影响显著。最后,通过不同清洗方式的污染恢复效果进行了对比分析,借助扫描电子显微镜和原子力显微镜表征了污染及清洗后的膜表面形貌。根据不可逆污染指数(I_i)与污染物的拉曼特征峰的对应关系进行了偏相关分析,解释了助凝剂对膜污染的贡献。结果表明,不同类型的助凝剂在C-UF过程中的作用有显著差异。膜清洗方式会影响总污染阻力及污染物在可逆/不可逆污染中的比例,但不会改变助凝剂及腐殖酸(HA)在膜污染形成中的主导作用。超声与去离子水对清洗APAM膜污染效果显著,次氯酸钠对去除ASA膜污染效果更好,柠檬酸对于助凝剂的膜污染贡献的清洗效果最差。除此之外,助凝剂还可影响HA从膜表面的去除。当助凝剂的分子量和UF膜的截留分子量之间差异较小时,助凝剂是导致膜不可逆污染的主要因素。助凝剂对膜污染的影响由助凝剂在预处理阶段的强化混凝作用及其在UF阶段的与膜面的复杂作用共同决定。