随着经济社会的发展,人们对于饮用水水质的要求越来越高,高品质直饮水成为了许多新建小区的标准配置。传统处理工艺虽然能够达到饮用水水质标准,但在去除硬度、无机盐和其他污染物方面效果不佳,饮用口感较差;而反渗透工艺会去除水中绝大多数的离子,不利于居民的长期饮用。基于纳滤的深度处理技术是较为成熟的直饮水制备方法,但由于膜污染而造成的产水率低、运行维护成本高等,是亟待解决的工程应用难题。本课题围绕直饮水的高效制备技术,构建纳滤工艺并优化运行参数以强化污染物去除效能。提出了微气泡膜污染控制和膜清洗技术,构建了小试和中试规模工艺系统,探究和验证了微气泡膜污染控制技术的效能和工程应用潜力,为实际生产应用奠定基础。（1）针对直饮水处理工艺中的纳滤膜进行优选,使用响应曲面法对优选后的纳滤膜进行工艺参数优化并对预测的最佳运行参数进行验证。对比4种纳滤膜对无机污染物的去除效能,选用对二价离子及总硬度去除效果较优的1#膜进行研究;运用响应曲面法优化运行参数,分析了进水的pH、压力和回收率对纳滤工艺运行效能的影响,建立膜通量与脱盐率的回归模型。确定工艺最佳运行参数为pH=7.344、进水压力5 bar、回收率13.50%。采用优化后的最佳运行参数进行纳滤工艺除污效能研究,记录并分析工艺运行中的参数变化,结合SEM-EDS进行膜污染分析。结果表明,在最优工况条件下对浊度、电导率、总硬度、总碱度、溶解性总固体、无机盐离子、TOC和UV254等均具有较好的去除效果。对运行中膜通量、跨膜压差变化以及SEM-EDS分析可知纳滤膜污染主要以无机结垢为主,膜污染程度较轻。（2）通过微气泡进行膜污染控制和膜污染清洗,并与传统的膜污染控制和膜清洗方法进行对比,通过表征分析各方法对膜的影响。使用粒径在0.1μm～200μm的微气泡验证膜污染控制和膜清洗效果,采取连续通入、间歇通入和投加阻垢剂的方式进行对比。结果表明,在连续和间歇通入微气泡时,最终的比膜通量比无控制措施提高了6.3%和2.9%,比投加阻垢剂提高了1.5%、3.6%和1.9%、0.2%,表明微气泡的通入可以有效控制膜污染并能恢复部分膜通量,但膜污染清洗效果有限。傅里叶红外结果显示,与阻垢剂相比微气泡不会改变膜表面官能团,对膜聚合物层影响小且不会造成二次污染。采用1%EDTA-4Na、2%柠檬酸和微气泡分别模拟碱洗、酸洗和微气泡的膜污染清洗技术运行4个周期。结果表明,膜通量恢复率会随清洗次数的增加而逐渐降低,微气泡清洗的降低更为明显,说明微气泡清洗效果有限。但酸洗和碱洗均会导致膜的平均孔径增大,并影响膜的疏水性,导致接触角发生变化。而微气泡清洗后膜的物理化学性质基本不发生变化,对膜材料较为友好。（3）进一步构建了以纳滤工艺为核心的管道直饮水中试装置,在最优工况条件下考察了工艺的除污效能,并通过参数变化和SEM-EDS分析验证微气泡在中试条件下延缓膜污染的效果。在连续运行的100天内,对电导率和浊度的去除率分别达到了80%和50%以上,对二价离子的去除率均在94%以上,对TOC和UV254的去除效率分别在67%～71%和75%～81%之间。随着装置的不断运行,膜通量逐渐降低,跨膜压差逐渐增大,但幅度较小。这表明微气泡的通入使得膜通量下降速度减缓,阻垢效果较好。SEM-EDS分析显示,膜表面存在较大尺寸的颗粒沉积物,但沉积物结构松散,说明膜表面的无机污染较轻,且未发现明显的有机膜污染和生物膜污染。