伴随着日趋严格的饮用水水质标准和日益严峻的水危机现状，超滤技术由于其高效的固液分离效率和相对较低的能耗要求，成为应用前景最为广泛的饮用水深度处理技术之一。全国有一半以上的大中型自来水厂采用湖泊和水库水作为饮用水水源，而季节性的水体富营养化造成的藻体爆发问题，对自来水厂正常运行来说，是一个巨大的挑战。另一方面，由藻细胞分泌产生的微囊藻毒素以及各类嗅味物质（包括2-甲基异莰醇和土臭味素）均为“三致”物质。如果不能有效去除，会对广大人民群众的身体健康产生巨大的威胁。超滤技术基于尺寸分离原理，是一种有效的高藻水处理和分离技术。超滤处理高藻水过程中产生的严重的膜污染制约着超滤工艺的进一步推广。另一方面，超滤膜本身对于高藻水中的藻源有机物去除效能较低，这是由于可溶性有机物的尺寸一般小于超滤膜截留尺寸，因而造成了超滤膜去除可溶性有机物效率较低的问题。此外，目前国内外学者对超滤处理高藻水过程中的细胞破裂问题研究较少，而细胞破裂会导致严重的胞内有机物质释放，从而恶化水质。因此需要重视超滤过程中细胞破裂及其相关影响。　　超滤处理高藻水过程中，存在以藻细胞为主体的颗粒类污染物质和藻源有机物为主体的溶解性有机类污染物质，探讨二者间的混合污染机制对于弄清关键藻源污染物质有一定的现实意义。水体中的藻细胞存在活藻细胞和死藻细胞两种形态，溶解性有机物存在胞外有机物和胞内有机物两种形态。因此需要识别超滤过程中的关键污染物质，以及污染物之间的复合作用机制，并提出相应的处理策略。四种藻源污染物质单独污染过程中，藻细胞（活藻细胞和死藻细胞）会产生更为严重的通量下降，藻源有机物（胞外有机物和胞内有机物）会引起更为严重的吸附污染和不可逆污染。混合污染过程中，藻源有机物会填充藻细胞形成的滤饼层上的空隙，而引起更为严重的膜污染。另一方面，混合污染中存在的空间位阻效应可以强化超滤去除藻源有机物效能。此外，死藻细胞的胞内有机物均会导致严重的通量下降和不可逆污染，因此在实际处理过程中，应尽量避免细胞破裂和胞内有机物大量释放。　　从混合污染的角度出发，考察超滤处理高藻水过程中，不同操作条件下（跨膜压差50-250kPa），超滤膜污染、净水效能和细胞破裂三者之间的相互作用关系，以及探讨膜污染可逆性对净水机制的影响，有助于进一步提出优化的超滤操作条件。结果表明，超滤处理高藻水过程中，通量随着过滤体积的增加而大幅降低，污染类型从膜孔堵塞过渡到滤饼层污染，并且运行过程中的跨膜压力差不会引起严重的细胞破裂（细胞破裂小于5%）。超滤膜表面累积的滤饼层有助于提高系统净水效能。而超滤直接处理藻源有机物质时，有机物去除效能较差。这说明混合污染过程中基于空间位阻效应产生的预过滤效应能有效协同去除藻源有机物质。另一方面，由于藻细胞具有可压缩性，不仅跨膜压差增加会导致表面滤饼层密实度增加，预过滤效应也会随着表面滤饼层密实的增加而加强。　　本论文亦探讨了臭氧氧化和Fe（II）/过硫酸盐两种原位预处理方法对于超滤处理高藻水过程中膜污染、净水效能和细胞破裂的影响。从缓解超滤膜污染的角度出发，臭氧氧化虽然可以缓解超滤膜总污染，但是超滤膜不可逆污染反而增加；而Fe（II）/过硫酸盐氧化可以大幅缓解超滤总污染和不可逆污染。臭氧氧化和Fe（II）/过硫酸盐氧化由于氧化作用，均会引起细胞的破裂，其中臭氧氧化引起的细胞破裂更为严重。Fe（II）/过硫酸盐预处理有助于超滤工艺提高净水效能，尤其是针对藻毒素和嗅味物质的去除效能大幅提升。而采用臭氧氧化预处理反而会恶化出水水质，特别是超滤出水嗅味物质浓度大幅增加。这说明Fe（II）/过硫酸盐氧化降解藻源有机物的效能较好，并且不会引起较为严重的细胞破裂。结果还表明，硫酸根自由基的氧化效能和三价铁离子的凝聚效能具有协同作用，是提高超滤处理高藻水效能的主要原因。　　本论文从混合污染过程出发，首先识别超滤处理高藻水过程中的关键污染物质，探究超滤处理高藻水过程中的界面作用，并发现颗粒改性效应和空间位阻效应是混合污染过程中的主要混合污染机理。在此基础上，改变超滤运行压力，通过调控超滤膜滤饼层结构，进一步探讨混合污染过程中的预过滤效应。此外，还对比研究了臭氧氧化和Fe（II）/过硫酸盐预氧化强化超滤处理高藻水的效能。发现Fe（II）/过硫酸盐预氧化可以有效强化超滤处理高藻水的效能，而臭氧预氧化对于提升超滤效能的效果十分有限。