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污水的再生与利用已经成为解决水资源短缺问题的重要途径。近几十年内，超滤(Ultrafiltration，UF)技术在污水回用领域得到了广泛应用，然而，膜滤过程中产生的膜污染问题阻碍了超滤技术的发展。有研究表明，利用臭氧预氧化和多壁碳纳米管(Multi-Walled Carbon Nanotubes，MWCNTs)表面改性联用技术对超滤膜污染的缓解有较好的效果。然而，该联合技术缓解超滤膜污染的机理尚不清晰。课题以污水二级处理出水中代表性有机污染物:腐殖酸(Humic Acid，HA)、牛血清蛋白(Bovine Serum Albumin，BSA)、海藻酸钠(Sodium Alginate，SA)作为研究对象，对臭氧预氧化和MWCNTs膜表面改性联合技术缓解超滤膜污染的机理进行研究。研究中设置了五组对照试验:①原UF膜;②MWCNTs预吸附+原UF膜;③MWCNTs预吸附+0.45μm微滤膜+原UF膜;④非均匀分散MWCNTs改性UF膜;⑤均匀分散MWCNTs改性UF膜，分析了MWCNTs分散状态吸附作用和MWCNTs层状结构截留作用对膜污染的缓解机制，以及超滤膜表面MWCNTs层状结构特点对超滤膜抗污染性能的影响。通过MWCNTs投加量的改变、Na+和Ca2+离子的添加，以及臭氧预氧化和臭氧投量的改变，进一步对MWCNTs吸附作用和截留作用缓解膜污染的机制进行探讨，并深入分析了臭氧预氧化协同MWCNTs表面改性方法缓解膜污染的机理。实验结果表明: 对于以HA为代表的有机物而言，HA易于被分散状态的MWCNTs所吸附去除;MWCNTs预吸附+原UF膜过滤过程中，MWCNTs表面吸附附着的HA容易被冲脱进而造成UF膜的污染，出水中HA浓度增加;MWCNTs预吸附+0.45μm微滤膜+原UF膜过滤时，膜污染明显减轻，对HA的去除率升高;非均匀分散MWCNTs改性UF膜过滤过程中，HA穿过UF膜表面的团状MWCNTs层，对UF膜造成严重的污染;均匀分散MWCNTs改性明显缓解了HA对UF膜的污染，并对HA有较高去除率。Na+的加入，使各组过滤过程中产生较高的膜污染;Ca2+却大大缓解了均匀分散MWCNTs改性膜过滤过程中的膜污染，对HA截留率较高。臭氧预氧化后，MWCNTs对HA吸附效果变差，非均匀分散MWCNTs改性膜过滤过程中产生的污染更为严重，均匀分散的MWCNTs改性对UF膜污染稍有缓解。 对于以BSA为代表的有机物而言，BSA不易于被分散状态的MWCNTs所吸附去除;BSA对MWCNTs预吸附+原UF膜过滤过程造成了严重的膜污染，但出水水质较好，MWCNTs预吸附+0.45μm微滤膜+原UF膜过滤缓解了超滤污染，对BSA去除率较高;非均匀分散MWCNTs改性增加了BSA过滤过程中超滤膜的透水性，有效缓解膜污染，而均匀分散MWCNTs改性UF膜对膜污染缓解效果较差，对BSA截留率降低。Na+的加入，缓解了上述五组对照实验过滤过程的膜污染状况，比通量下降得到减缓，然而却增加了膜的不可逆污染;Ca2+的加入，缓解了均匀分散MWCNTs改性UF膜过滤过程中的膜污染;Na+与Ca2+的同时加入缓解了各组过滤过程中比通量的下降，却增加了膜的不可逆污染。经臭氧预氧化后，MWCNTs对BSA的吸附能力明显下降，MWCNTs预吸附+原UF膜和非均匀分散MWCNTs改性UF膜过滤BSA过程中产生的膜污染加剧，但随着臭氧投加量的逐渐增加，膜污染减轻;臭氧氧化后，MWCNTs预吸附+0.45μm微滤膜+原UF膜与均匀分散MWCNTs改性UF膜过滤BSA过程中膜污染明显降低。 对于以SA为代表的有机物而言，MWCNTs对SA的吸附性能较差;预吸附后的过滤过程中比通量下降趋势，与原UF膜过滤相比无明显差别，MWCNTs预吸附+0.45μm微滤膜+原UF膜过滤过程产生的不可逆污染较少;MWCNTs改性UF膜对SA产生的膜污染无明显缓解，MWCNTs层较厚时，均匀分散MWCNTs改性膜产生的不可逆污染较高，而对SA去除效果相对较好。Na+的加入，使SA不易被MWCNTs吸附去除，各组过滤过程中产生膜污染均较高;Ca2+大大缓解了SA对MWCNTs预吸附+0.45μm微滤膜+原UF膜造成的膜污染，对SA去除率较高。臭氧预氧化作用对MWCNTs吸附SA性能无明显影响，却大大缓解了UF过程中的膜污染，尤其降低了MWCNTs预吸附+原UF膜过滤过程中的膜污染。