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随着水污染形势日益严峻,分散式供水安全问题越来越突出。当前的常规水处理技术能耗高、操作/维护复杂且对操作人员要求高,难以在分散式供水系统中推广应用。低压重力流超滤净水技术（GDM）具有低维护、低能耗、无清洗及操作简单等优点,是一种理想的分散式净水技术。因此,本课题系统地剖析了GDM的通量稳定机理,探究了不同生物作用和原水水质对GDM通量稳定性的影响,并构建了生物预处理+GDM组合工艺和一体式颗粒活性炭（GAC）/GDM耦合工艺,显著地提高了GDM的通量稳定性及除污染效能,并针对性的提出了无药剂低维护生物滤饼层/超滤耦合净水技术理念。GDM长期运行过程中,膜表面形成了疏松多孔的滤饼层结构,使其通量达到稳定状态(7-9 L m-2 h-1);当抑制滤饼层内的微生物作用后,滤饼层结构变得匀实致密,滤饼层内的胞外聚合物（EPS）浓度显著增加,通量难以达到稳定状态;而抑制滤饼层内原生/后生动物的捕食作用后,GDM的通量虽可达到稳定状态,但较对照组下降了48%。投加醋酸钠和腐殖酸会显著地降低滤饼层的粗糙度和多孔性,且EPS浓度较对照组分别增加了17-28%和67-125%,导致其稳定通量较对照组分别下降了34%和15%,并且醋酸钠比腐殖酸对稳定通量的影响更显著;Ca2+的投加会促使疏松多孔的滤饼层结构的形成及局部滤饼层脱落,致使GDM的稳定通量较对照组略有增加。GDM长期运行过程中,一方面生物滤饼层会形成严重的滤饼层污染,导致膜通量下降;另一方面滤饼层内的微生物作用会水解/分解截留在膜表面的有机污染物而降低滤饼层内污染物浓度,且生物作用还可促进滤饼层形成粗糙多孔性结构,缓解膜污染,从而导致通量达到稳定状态。生物滤饼层不仅会影响GDM的通量稳定性,其还可起到良好的预过滤效应,强化污染物的去除效能（如可生物同化有机碳（AOC）的去除率增加了20%）。然而,生物滤饼层还会水解截留在膜表面的有机颗粒物/大分子有机物,导致出水中溶解性有机碳（DOC）浓度随之增加,影响供水水质安全。为了进一步提高GDM的出水水质及稳定通量,本研究中构建了生物预处理+GDM联用工艺,有效地结合了生物预处理和GDM间的互补效应,显著地提高了污染物(如微生物和UV254等)的去除效能及其抗水质冲击负荷的能力。此外,生物预处理工艺可显著地降低GDM滤饼层内的EPS含量,提高其稳定通量;通过拟合EPS浓度与稳定通量发现,EPS浓度和GDM通量间具有显著的负相关性（R2>0.9）。生物预处理工艺一方面可有效的预去除水中的污染物,改善GDM膜前进水水质,避免其在膜表面沉积;另一方面还可有效地去除水中的营养物质（如AOC）,显著地降低滤饼层内的生物量及EPS浓度,从而提高GDM的稳定通量。此外,为了利用GAC滤层中的原生/后生动物以强化GDM膜表面滤饼层内的生物捕食作用,本研究中构建了一体式GAC/GDM耦合工艺,显著地提高了GDM的稳定通量（30-50%）和除污染效能（DOC和AOC去除率均大于80%）。过滤初期（即GAC具有较好的吸附作用）,GAC滤层可有效地截留/吸附水中的污染物,降低其在GDM系统内的沉积风险并缓解生物膜污染,提高GDM的稳定通量。长期过滤过程中（即GAC已经吸附饱和）,GAC滤层还起到了原生/后生动物孵化器的功能,其内孳生的原生/后生动物可随水流进入到GDM膜表面的滤饼层中,从而强化滤饼层内的生物捕食作用,促使形成粗糙多孔的滤饼层结构。此外,一体式GAC/GDM耦合工艺和分置式GAC+GDM组合工艺的稳定通量和除污染效能基本相当,但其可有效地节省构筑物的占地面积,降低操作/维护工作量,故实际应用中应根据当地条件合理的选择GDM工艺组合形式,提高供水的安全可靠性。本课题从剖析GDM通量稳定机理及其影响因素出发,明确改善膜前进水水质和调控滤饼层内生物捕食作用是提高GDM稳定通量的有效手段,并针对性地开发了生物预处理+GDM组合工艺和一体式GAC/GDM耦合工艺,研究成果将为GDM技术在分散式供水系统中的推广应用提供技术支撑。