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利用再生水是缓解水资源短缺的重要途径。但传统再生水处理工艺具有一定局限性。本文以佛山市某污水处理厂二级出水作为再生水原水,将O3-BAC工艺优化运行参数后与重力驱动式GO-g/C3N4改性膜工艺(改性膜工艺)联合,研究O3-BAC+改性膜组合工艺(改性膜组合工艺)处理二级出水的效果和运行特点,探究改性膜的抗污染性与光催化性能。主要研究成果如下:(1)在静态试验的基础上,确定了 O3-BAC工艺最佳运行条件:臭氧投加量为18mg/L,最佳炭床停留时间(EBCT)为25min,最佳炭层深度为100cm。BAC工艺挂膜成熟时间大约为30d。O3-BAC工艺对CODCr、氨氮去除效果较好,去除率分别为55.3%、51.89%,对TN、TP去除效果较差,仅为4.85%、5.68%。(2)改性膜工艺单独运行时,改性膜稳定通量为4.72L/(m2·h),改性膜的抗污染能力高于原膜,通量衰减量为原膜的74.2%。O3-BAC工艺作为改性膜预处理工艺,可提高改性膜稳定通量至4.93L/(m2·h),并减小膜衰减速率,减缓膜污染。(3)改性膜表面改性层具有良好的截留能力和光催化性能,可增强对污染物的去除效果。改性膜对CODCr、UV254、DOC的稳定去除率分别为27.1%、24.16%、25.32%,高于原膜对应污染物去除率;对氮磷类污染物去除效果略高于原膜,但去除率较低。(4)改性膜组合工艺对污染物去除效果高于单元工艺,组合工艺出水水质满足城市景观用水、城市生活杂用等多种再生水回用标准。改性膜组合工艺对CODCr、UV254、DOC、氨氮的去除效果较好,去除率分别为59.26%、42.35%、50.52%、61%,为改性膜工艺单独运行时对应污染物去除率的2.6倍、2.3倍、2.4倍、3.3倍;对总氮、总磷的去除率较低,分别为17.13%、18.52%,为改性膜工艺单独运行时对应去除率的2.5倍和2倍。(5)改性膜可有效截留去除分子量3kDa以上的色氨酸蛋白、微生物代谢产物、富力酸等有机污染物,膜污染物以色氨酸类蛋白、微生物代谢产物等可逆污染为主。在光照条件下,改性膜通过光催化作用可降解膜污染物。单独运行时,原膜中色氨酸类蛋白、微生物代谢产物荧光强度分别为改性膜的1.34倍、1.28倍;组合运行时,原膜中络氨酸类蛋白质、色氨酸类蛋白质、微生物代谢产物荧光强度分别为改性膜的1.26倍、1.14倍、1.23倍。