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随着水环境污染问题的日益严重,全球范围内的水源污染以及人类安全饮用水危机越来越严重。水源污染影响了饮用水水质安全,而水体的污染又直接危害人类的生命与健康。水环境问题已经成为全世界所共同关注的发展战略目标。本课题首先通过对比超滤工艺和砂滤工艺处理松花江沉后水的净水效能获得了超滤工艺处理微污染地表水的除污染特性。相较于砂滤工艺,超滤工艺对水中的浊度具有高效的去除能力,沉后水经砂滤过滤和超滤工艺处理后,水中的有机物去除程度都较低。砂滤和超滤对沉后水中的DOC去除率分别为(9.4±2.0)%和(6.4±2.4)%；对UV254去平均去除率为(5.2±1.9)%和(3.9±1.6)%,对CODMn的平均去除率分别为(9.1±5.1)%和(7.2±3.1)%,对于进水中的低浓度氨氮和亚硝酸盐氮,砂滤有效去除水中的氨氮和亚硝酸盐氮；而超滤工艺对进水氨氮和亚硝酸盐氮的去除效能低下。在此基础上,通过在超滤工艺中引入生物处理而构建小试规模的超滤膜-生物反应器,研究了超滤膜-生物反应器的自然启动和稳定运行除污染特性。应用超滤膜-生物反应器处理微污染地表水的自然启动和稳定运行过程中,不会出现异养菌成熟和有机物去除效能突然升高的标志,整个运行期间,系统对DOC、UV254、CODMn的平均去除率分别仅为(14.5±5.1)%、(12.6±5.6)%和(31.2±7.4)%,自然启动23天后,系统可获得稳定的高于80%的NH3-N去除率；自然启动31天后,系统中负责氧化N02--N的硝化细菌成熟,超滤膜-生物反应器出水中的N02--N稳定在0.05mg/L以下。碱度对超滤膜-生物反应器去除水中NH3-N效能的影响较大,向进水中投加30mg/L的NaHCO3后,超滤膜-生物反应器对进水NH3-N的平均去除率由未投加前的(86.1±3.7)%上升至(98.0±1.6)%。进一步地,针对超滤膜-生物反应器有机物去除效能低下的问题,通过将活性炭吸附引入至超滤膜-生物反应器中中,构建了一体化的PAC-MBR,探讨了投加粉末炭对超滤膜-生物反应器系统除污染效能和膜污染的影响。投加粉末炭后,超滤膜-生物反应器系统对DOC、UV254和CODMn的平均去除率分别由(29.1±4.8)%,(32.6±6.4)%,(40.8±4.3)%提高至(53.1±4.6)%,(80.3±3.6)%,(64.3±3.8)%,出水中三者的浓度分别为(1.6±0.19)mg/L,(0.013±0.003)cm-1,(1.36±0.18)mg/L。投加粉末炭能显著提高超滤膜-生物反应器系统对有机物去除效能的作用机理是粉末炭的高效吸附作用。