生活饮用水水质标准提高和水源水质恶化的矛盾使得传统工艺供水厂的深度处理改造成为迫切需要；超滤作为一种饮用水深度处理技术，在实际应用中存在组合工艺不成熟的问题。本课题以韶关市某典型传统工艺供水厂不同处理单元的出水为对象，研究了利用超滤对传统工艺供水厂进行深度处理改造过程中的组合工艺选择，并对超滤膜的运行条件进行了优化。中试实验选择具有良好水质背景的沉后水作为超滤进水，结果表明超滤处理水厂沉后水的出水浊度在0.1NTU以下的保证率达到100%，总铁浓度小于0.05mg/L，色度小于5度，浮游动物和总大肠菌群始终未检出，细菌总数满足国家《生活饮用水卫生标准》要求，微生物安全保障能力优异。以沉后水直接作为超滤进水，超滤膜连续运行4个运行周期，膜通量在单周期衰减迅速，最高可达1.7L/（m2·h），通过物理反洗可以恢复初始膜通量；连续运行4个化学清洗周期，膜进水压力在单个化学清洗周期内升高迅速，最多一周期升高11KPa，通过化学清洗可以基本恢复膜进水压力；但对超滤膜反洗排水水质的检测实验发现，反洗后的膜丝表面仍然存在残留污染，长期运行容易造成超滤膜的不可逆污染。以砂滤后水为进水的超滤膜连续运行4个运行周期，膜通量无衰减；连续运行4个化学清洗周期，膜进水压力未升高，运行稳定性好。沉淀池末端的矾花絮体对膜丝的附着是造成两种进水条件下超滤膜运行工况差异的关键，砂滤池对沉后水中矾花絮体的进一步截留避免了其与超滤膜的直接接触，从而实现了超滤膜的稳定运行。超滤出水有机物指标随进水波动趋势明显，混凝—沉淀—炭滤—超滤工艺对原水UV₂₅₄和COD_Mn的累计去除率则分别达到72.7%和57.2%，全面的提高了水厂出水的微生物安全和有机物化学安全保障能力，超滤膜可实现长期稳定运行。对混凝—沉淀—超滤工艺中的超滤膜的反洗实验表明，相同的反洗水量条件下，高频率低流量的反洗方式的反洗效果比低频率高流量的反洗方式的反洗效果好；反洗强度在一定通量上的增加有助于膜通量的恢复；延长反洗时间有助于膜通量的恢复；单独延长空气冲洗时间对反洗效果的增强有限。将砂滤改为炭滤并在此基础上增加超滤的组合工艺避免了沉后水矾花絮体同超滤膜的直接接触，保证了超滤膜的稳定运行，提高了有机物去除率，全面的保障了水质安全，是理想的改造方案。论文研究成果已经应用于水厂的深度处理改造工程，即将建成一座日最大供水量为36000m³/d的混凝—沉淀—炭滤—超滤深度处理工艺供水厂。改造后的水厂处理工艺不但可以提高水厂的水质安全保障能力，也可以为类似规模水厂进行深度处理改造提供参考。