随载人航天事业的发展,对深空探测技术的要求越来越高,废水处理及资源化是空间站和长期载人航天飞行任务的必然需求,水处理与再生系统成为再生式生保系统的关键组成之一。尿液是空间站中重要的废水源,其有机物含量高、盐度高、处理难度高。因此,在载荷和空间严格的限制下,它的处理与回收具巨大的挑战性,开发针对尿液废水的回收处理技术对长期载人航天具有重要意义。本文以新鲜尿液为研究对象,选用活性炭、铁氧化物对对尿液进行吸附预处理,采用膜蒸馏（MD）工艺进行深度处理研究。考察了活性炭与铁氧化物协同吸附的性能及吸附机理;考察MD处理效果及长期运行性能,探究了不同预处理条件下MD的膜污染形成机制,并提出有效的膜污染控制策略。主要结论如下:（1）新鲜尿液污染物浓度高,易发生水解,随时间的增加,TN、PO₄^3--P、TP浓度均显著下降,而NH₄⁺-N、pH和电导率均上升。pH为2酸预处理可维持尿液中TN、NH₄⁺-N、PO₄^3--P、TP、pH和电导率等的稳定,能够有效防止尿液水解,减少NH₄⁺-N挥发及沉淀的生成。（2）吸附尿液的性能为椰壳活性炭>木质活性炭>果壳活性炭,其中椰壳炭对TOC、PO₄^3--P、TP、NH₄⁺-N和TN的去除率可达35.02%、8.17%、11.98%、39.42%和14.79%。铁氧化物对P的去除效果好,去除率提高了14%,且酸预处理可进一步提升P的去除效果,去除率提高9.29%,但在酸性条件下,对有机物和NH₄⁺-N的吸附能力有所下降;有机物的削减主要是由于活性炭的吸附及尿素的分解所致;N去除的主要是由于鸟粪石的沉淀所致;P削减的主要原因为铁氧化物表面的羟基位点吸附和鸟粪石沉淀,酸性条件可促进铁氧化物和PO₄^3-发生质子化过程。（3）α-Fe₂O₃与活性炭协同吸附尿液污染物的效果显著,铁炭比为0.6时,尿液中TOC、PO₄^3--P、TP的去除率分别为39.51%、71.03%和76.79%。α-Fe₂O₃/椰壳炭对TOC的吸附动力学过程主要受扩散速率控制,对PO₄^3--P的动力学吸附过程符合Elovich模型,且对TOC和PO₄^3--P的吸附均可在24 h内达到吸附平衡。TOC和PO₄^3--P均符合Redlich-Peterson吸附等温线模型。酸性预处理有利于协同吸附过程对PO₄^3--P的吸附,不利于对有机物的吸附。α-Fe₂O₃/椰壳炭对CDOM类有机物的去除率可达72.16%,酸性条件主要减少了其对酪氨酸类芳香蛋白质、色氨酸类芳香蛋白质和可溶性微生物代谢产物的吸附。（4）尿液MD过程在24h内膜通量会显著下降,增加预处理可提高膜通量,并延长MD过程稳定运行的时间。经过50h的运行,膜通量可维持稳定,膜通量为活性炭>α-Fe₂O₃/活性炭>单独MD>陶瓷膜。MD对盐离子的去除率可达80%以上,对PO₄^3--P和TP的去除率可达99%以上,对TOC去除率可达96%以上。α-Fe₂O₃/活性炭-MD组合工艺处理效果最佳,脱盐率为87%⁹0%,TOC和TP去除率均可达99%。（5）MD尿液过程中膜污染同时存在有机污染、无机污染和微生物污染。无机污染主要为Na、Mg、P、Ca盐类结垢,有机污染主要为酪氨酸类芳香蛋白质、色氨酸类芳香蛋白质、富里酸类物质、腐殖酸类物质以及微生物代谢产物。微生物污染在门水平上主要有厚壁菌门Firmicutes和变形菌门Proteobacteria,在属水平上主要为中华芽孢杆菌Sinibacillus、Vagococcus、芽孢杆菌Bacillus等。酸洗液和碱洗液分别可有效去除膜表面有机污染和无机污染,预处理可减少P、Mg、Ca等无机盐类污染,其中α-Fe₂O₃/活性炭吸附可减少P的效果最佳。