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由于可以有效控制藻类、细菌等病原微生物，提高饮用水后续处理效果，且成本低廉，预氯化工艺在我国广泛应用，并仍有一定的应用前景。但是预氯化过程中，氯与原水中较高浓度的天然有机物(NOM)反应，会生成较高浓度的消毒副产物(DBPs)，成为水厂出水中DBPs的主要来源。DBPs主要包括三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)，这两种DBPs被公认为是对人体有害的致癌物质。因此，在不改变现有工艺的前提下，消减预氯化生成的DBPs，从而控制水厂出水中DBPs的总量，对保证我国饮用水的安全具有很重要的理论和现实意义。
本文以天津市原水为研究对象，分别利用XAD吸附树脂和超滤膜技术将原水中的NOM进行分离，分析不同组分生成DBPs的特性；在此基础上，对影响预氯化工艺生成DBPs的多个因素进行研究，并采用正交实验，优化预氯化工艺；在不同条件下对粉末活性炭进行改性，以去除DBPs为目的，选择最佳改性活性炭的种类，并将其应用在常规混凝-气浮工艺中，强化常规处理工艺对DBPs的去除，得出了以下主要结论：
对水中NOM生成DBPs的特性研究发现：一方面，亲水酸性有机物(HPIA)是THMs和HAAs的主要前体物质，其三卤甲烷生成势(THMFP)和卤乙酸生成势(HAAFP)分别占原水的52.4％和44.3%。各组分与氯反应生成THMs的能力大小依次为HPIA组分＞转亲酸性有机物(TPHA)组分＞疏水酸性有机物(HPOA)组分；各组分与氯反应生成HAAs的能力大小依次为HPOA组分＞TPHA组分＞HPIA组分。疏水性有机物与氯反应更易生成HAAs。预氯化导致HPOA和TPHA组分有机物含量减少，HPIA组分有机物含量增加。另一方面，分子量(MW)＜2kDa组分有机物是THMs和HAAs的主要前体物质，其THMFP和HAAFP分别占原水的50.2%和38.6%。MW2-6kDa组分有机物与氯反应具有最强的THMs生成能力；MW6-10kDa组分有机物与氯反应具有最强的HAAs生成能力。预氯化造成了大分子有机物的断裂，使NOM的MW分布向小分子迁移。
对预氯化工艺进行优化实验得出：调节原水氨氮浓度为0.5mg/L，并在混凝剂慢速絮凝时投加氯1mg/L，反应20min后即可达到有效去除藻类并控制DBPs生成的双重目的。
对粉末活性炭进行改性后发现：不同种类的改性活性炭对THMs或HAAs的吸附性能差异较大。经10%氨水，在25℃下浸泡6h后的改性活性炭，对THMs的去除率最高，为36.1%，比未改性活性炭提高了11.2%;对HAAs的去除率为27.2%，比未改性活性炭提高了4.8%。该改性活性炭对三氯甲烷(THMs的主要组分)和三氯乙酸(HAAs的主要组分)的单质吸附均符合Freundlich吸附模型。
通过静态混凝-气浮实验得出以下结论：以去除溶解性有机碳(DOC)为目的，应选取氯化铁作为后续实验的最佳混凝剂，其最佳投加量为20mg/L，相对应的最佳水力条件为：快速混合G值400s-1，反应1min;一级絮凝G值70s-1，反应5min;二级絮凝G值10s-1，反应5min;回流比为10%。在最优混凝-气浮工艺下，确定了改性活性炭的投加量为15mg/L，并与混凝剂同时投加时对DBPs及其前体物质的去除效果最好。
对动态改性活性炭强化混凝-气浮工艺的净水效果进行讨论：改性活性炭强化混凝-气浮工艺对DOC，THMFP、HAAFP、THMs和HAAs的去除率分别为54.4%、53.6%、80.1%、54.8%和38.3%，比常规混凝-气浮工艺提高了24.7%、14.9%、35.6%、13.3%和14.2%。改性活性炭强化混凝-气浮工艺对藻类及叶绿素a的去除效果与常规混凝-气浮工艺对藻类及叶绿素a的去除效果相当。虽然改性活性炭强化混凝-气浮工艺出水浊度比常规混凝-气浮工艺出水浊度略有升高，但仍可满足工艺要求。