我国蕴含丰富的水资源,且水源水分布广泛,然而人均占有量却很少。并且随着我国的蓬勃、快速发展,水源水受到的污染越发严重。特别是在人口聚集地区,由于各种企业的蓬勃发展,使排入水体的污染物越来越多。在城市等较发达地区,水源水污染越来越被人们所重视。然而在农村地区,水处理相应条件比较落后,人们环保意识不强,水源水又基本不处理就用于生活生产,存在很大的健康安全隐患。对于我国大部分地区的水源水来说,污染物种类较为简单,氨氮和有机物是水源水中最为典型的污染物。水中氨氮含量过高,一方面会大量消耗水中的溶解氧,造成水生生物死亡;同时在硝化细菌的作用下会形成硝态氮以及亚硝态氮,积累在人体中,毒害人体神经系统。水中有机物含量过高,首先会影响水质稳定,导致水中大量自养微生物的滋生,从而导致疾病的传播。一些有机物可以产生生物富集现象,从低浓度凝聚成高浓度,从而在人体内缓慢聚集,威胁人体健康。在水温较低时,常规的水处理方法很难使出水满足要求。本课题以具有吸附特性的生物过滤、陶瓷膜过滤对低温条件下微污染水进行处理,为联合运行处理实际微污染水提供依据。被污染的水源水中,氨氮和有机物的含量较高。对于去除氨氮和有机物的方法有很多种,然而根据经济技术等条件,特别对于我国偏僻的农村地区,廉价有效的处理方法更适合微污染水源水的处理。因此,本研究主要利用生物过滤和重力流陶瓷膜结合的方法对水源水进行处理,以期达到去除水中主要污染物质的目的。根据所提出的水源水处理方案,本研究一共分为四个阶段进行考察。第一阶段考察陶粒、沸石两种滤料对低温水中氨氮的吸附性能。通过多种等温方程拟合分析,得到陶粒、沸石的吸附方式均为单层吸附;通过动力学和热力学分析,得到陶粒、沸石两种滤料的反应吸附阶段明显,并且对氨氮的吸附为放热反应,在低温条件下也可以自发进行。而且,温度越低,吸附反应自发进行的程度越小,反应变缓慢。鉴于陶粒、沸石两种天然滤料的吸附能力有限,而经过改性之后可以提高滤料的吸附能力,因此对沸石和陶粒进行附着改性,着重研究与改性前陶粒、沸石相同的条件下,改性陶粒和改性沸石的吸附性能。通过静态试验发现,改性陶粒和改性沸石吸附水中氨氮达到动态平衡的时间明显缩短10-20min,吸附量大幅提高。通过等温方程拟合分析,发现改性滤料吸附氨氮以单层吸附为主;通过热力学分析发现,反应自发进行的程度比改性前提高,释放热量增加,这为低温条件下生物过滤时生物的新陈代谢起到了一定的加速作用。第二阶段考察改性陶粒和改性沸石两种滤料在生物过滤中的生物富集性能。本试验采用的生物过滤装置为生物滤池,以改性前陶粒、沸石作对照。结果表明,改性沸石生物过滤和改性陶粒生物过滤完成挂膜启动所需天数分别为24d和28d,而天然沸石生物过滤和天然陶粒生物过滤完成挂膜启动所需天数为30d和32d,可见改性沸石生物过滤和改性陶粒生物过滤挂膜时间分别缩短了6d和4d。在处理效能方面,改性陶粒和改性沸石的处理效能优于天然滤料生物过滤的处理效能。经过清水反冲洗后,改性陶粒生物过滤和改性沸石生物过滤分别在5h和8h内即可恢复对各种污染物的处理效能。综合第一阶段和第二阶段的研究,选择装有改性滤料的生物过滤作为联合处理的生物过滤装置。第三阶段对重力流陶瓷膜过滤和陶瓷膜清洗进行了研究。利用BBD试验设计和响应面优化,最终确定重力流陶瓷膜的布水高度为1.0m,陶瓷膜反冲洗时间为3.5h。根据陶瓷膜的污染程度,将膜清洗分为清水反冲洗和化学清洗两种。当进水浊度为10NTU时,经过10-14次的清水反冲洗后,200nm陶瓷膜通量下降了10.28%,800nm陶瓷膜通量下降了7.80%。经过化学清洗之后,200nm陶瓷膜通量达到了17.7 L/h?m2,800nm陶瓷膜通量达到了20.6 L/h?m2。清洗之后膜通量迅速恢复。在实际运行中,可根据水质的特点,将膜反冲洗时间进行调整优化。第四阶段根据前三阶段的研究结果,将改性滤料生物过滤与重力流陶瓷膜装置进行组合,考察联合装置对实际低温微污染水的处理效果。结果表明,当进水的氨氮浓度高于3.0mg/L、高锰酸盐指数高于4.0mg/L时,将水力停留时间延长至2.5h可以使出水达到饮用水卫生标准。当进水氨氮浓度小于3.0mg/L、高锰酸盐指数小于4.0mg/L时,水力停留时间为1.5h时即可保证出水氨氮浓度小于0.5mg/L、高锰酸盐指数小于3.0mg/L。将联合处理装置用于微污染水源水的处理,可以对城市和农村人口的健康和经济正常发展提供保障。