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臭氧活性炭工艺作为一种饮用水深度处理技术得到越来越广泛的应用，但在处理含溴原水时可能产生副产物溴酸盐，同时臭氧的应用导致AOC上升，对水中出现的难降解有机物硝基苯和石油类物质的去除效果还有待验证。本文以深圳地区水源水为研究对象，通过臭氧活性炭工艺中试对预氧化和深度处理进行了优化研究，获得了最佳的预氧化方式和主臭氧投加量，优化后的工艺可在有效去除污染物的同时降低出水副产物浓度，保障工艺出水安全。首先，研究了饮用水常规处理工艺的预氧化方式，考察不同预氧化方式对污染物的去除效果。试验结果表明，预氧化能够明显提升常规工艺对污染物的去除效果，砂滤出水TOC、UV254、石油类物质和硝基苯的去除率较无预氧化分别可提升27%、47%、22%和59%。对比了不同水质条件下高锰酸钾预氧化和臭氧预氧化的净水效果及副产物控制效果。结果表明，高锰酸钾预氧化对石油类物质去除效果更好，且无溴酸盐生成，AOC生成量低于臭氧预氧化；而臭氧预氧化去除硝基苯能力更强；TOC、UV254、浊度等常规指标均有较好的去除效果。其次，优化了臭氧活性炭工艺的主臭氧投加量。试验结果表明，在不同水质条件下，臭氧投加量为1.5mg/L时，水中污染物均能得到有效去除，出水溴酸盐达标，生物稳定性较好。再增加臭氧投加量，工艺出水水质变化不大，但出水溴酸盐浓度升高，有超标的风险。最后，通过对预氧化方式和主臭氧投加量的综合分析，提出不同水质下的优化条件，并进行验证。结果表明，优化后工艺出水浊度稳定在0.1NTU以下，出水UV254、TOC和石油类物质去除率较优化前分别提升1%6%、5%29%和20%，出水溴酸盐和AOC浓度均降到水质标准限值以下。优化工艺连续运行一个月，期间UV254、TOC、石油类物质和硝基苯的去除率分别为91%、59%、95%和100%，工艺出水达标率较高，水质稳定，成本较低。因此，该优化条件（0.5mg/L高锰酸钾预氧化和主臭氧投加量1.5mg/L）适宜于深圳地区的臭氧活性炭净水工艺。