由于水资源的短缺、水环境的恶化、饮用水标准的提高以及传统饮用水处理工艺自身存在的局限性,寻求新的饮用水安全保障技术以改进或替代传统工艺成为给水处理领域的重要内容。膜技术被称为“21世纪的水处理技术”,格外引人关注。本文采用压入式和浸入式超滤膜系统对滦河微污染原水进行了中试研究,对比分析了两系统的运行特性,并重点对浸入式膜系统进行了深入研究,主要研究成果和结论如下：(1)以滦河微污染原水为研究对象,对比分析了压入式和浸入式混凝-超滤两系统的除污特性及运行经济性。在设定工况下,压入式系统和浸入式系统运行稳定,对有机物的去除率分别为41.6%和36.5%；出水浊度均值分别为0.07NTU和0.08NTU；一次产水率分别为89.6%和91.4%；运行费用分别为0.136元／m3和0.122元／m3。采用模糊综合评价法,从技术性能、经济性能和环境性能三方面对压入式系统和浸入式系统进行了综合评价,从初级评判结果来看,压入式系统在环境性能方面表现较优,而浸入式系统在经济性能方面表现较优,从综合评判结果来看,压入式系统和浸入式系统的综合评价隶属度分别为0.490和0.510,根据最大隶属原则,浸入式系统的整体性能相对较优。(2)分析了不同水质期滦河原水的有机物分子量分布规律,并对浸入式系统去除有机物在相对分子量上的特点进行了考察。滦河原水不同水质期内的有机物主要由分子量<1kDa的小分子构成,其中低温低浊期内小分子有机物占总量的比例相对最低,而高温高藻期最高。通过分析THMFP/DOC的含量发现,3k-1k分子量区间内的有机物取得最大值,产生THMs的能力最强,提高小分子有机物的去除率有助于降低产生THMs的风险。投加Al盐对有机物的去除效果明显好于投加Fe盐,尤其是在分子量<1k的有机物去除上。在各个水质期内,系统对分子量<1k的有机物去除效果最差,有时甚至出现负增长,而对分子量>30k的有机物去除效果最好。(3)以浸入式膜系统为研究对象,利用BP神经网络建立了出水水质和膜污染预测模型。通过对该模型的训练得到,出水COD、出水浊度和TMP的相关系数R都大于0.8；均方标准差RMSE分别为0.0083、0.0009和0.4617,说明该BP神经网络模型有较好的模拟精度。利用检验样本对所建模型的预测性能进行检验,出水COD、出水浊度和TMP的预测值与试验值的平均相对偏差分别为4.63%、9.32%和8.08%,平均相对偏差较小,表明所建BP神经网络预测模型具有较高的预测精度。(4)利用所建BP神经网络模型的高效预测性,并结合正交设计,对浸入式膜系统的运行操作参数进行了优化,得到最佳操作参数组合为：膜运行通量53.3L／m2.h,膜过滤周期30min,混凝剂投加量4mg／L,反洗时间80s,反洗水量15m3／h,混凝反应时间6min,反洗曝气量7m3／h。(5)在低温低浊期,浸入式膜出水的有机物和浊度保持相对稳定,但当水温低于5℃、膜通量不变的情况下,运行中出现较高的初始TMP,影响了系统的正常运行,提高混凝剂投加量并不能有效改善膜污染状况,而适当降低膜通量可以有效缓解系统的膜污染。高藻原水采取预加氯后,不仅提高了系统对有机物的去除,而且对膜过滤性能起到了一定的改善作用。在线气／水反冲洗可以缓解系统的膜污染,但并不能使TMP完全恢复,定期执行EFM能及时恢复系统的过滤性能。通过分析化学清洗废液的成分发现,有机物是造成膜污染的主要物质,而Fe盐等无机元素在膜面上的沉积作用也不容忽视。(6)膜反洗水中的有机物含量较高,以DOC表征的有机物主要分布在分子量>30kDa和<1kDa区间内。混凝／粉末炭-浸入式膜试验装置对膜反洗水的处理效果较好,出水平均浊度为0.07NTU；在FeCl3投加量为15mg／L、PAC为15 mg／L时,出水CODMn平均值为2.81mg/L,平均去除率达到50.7%；出水的pH和微生物指标均满足饮用水标准要求。示范工程的实践证明,选择混凝-超滤短流程处理工艺是可行的,超滤膜技术将是改进或替代常规处理工艺的最佳工艺选择。