在全球水资源严重短缺的大背景下,水资源的循环利用已成为解决当前水资源危机的重要途径之一。城市污水处理厂出水作为城市第二水源,不仅水量稳定,而且具有很好的经济效益,未来的发展前景十分广阔。城市污水处理厂二级出水中存在多种多样的病原微生物、微量有毒有害化学污染物和植物性营养物质,其对再生水安全利用存在一定的风险,制约着回用水的再生利用。基于以上问题,本课题研究分析了城市污水处理厂二级出水中的溶解性有机物（DOM）的分级特征及在深度处理过程中DOM分级特征的降解转化规律,为深入了解城市污水处理厂二级出水的水质特性、合理选择深度处理工艺、降低深度处理出水在回用过程中的健康与生态风险奠定理论基础。本课题研究内容主要包括:（一）常规深度处理工艺优化试验研究。通过静态试验对常规的“混凝—沉淀—过滤—消毒”深度处理工艺流程的各个单元进行优化,得出适合原水水质的最优深度处理工艺及运行参数;（二）水中有机物特性及其生物毒性研究。通过树脂分级分离技术、紫外分析技术以及超滤膜分级过滤技术,研究了该污水处理厂二级出水以及深度处理各阶段出水中有机物的物理及其化学特性;通过发光细菌毒性测试方法,研究了该污水处理厂二级出水以及深度处理各阶段出水的生物毒性。常规深度处理工艺优化试验结果表明:（1）在本试验条件下,适合原水水质的最佳混凝剂种类为聚合氯化铝（PAC）,PAC的最佳投加量（以Al3+的离子浓度计）为35×10-5mol/L,最佳混凝时间为20min,沉淀时间为40min;（2）通过对各常规指标以及细菌学指标的评价,确定在该试验过程中ClO2的最佳投加量为5mg/L。在常规深度处理优化工艺的基础上,水中有机物特性及其生物毒性研究结果表明:（1）二级出水中的溶解性有机物（DOM）浓度以DOC表征时,水中酸性物质与非酸性物质分布平均,而疏水性物质比亲水性物质所占的比例较高。当以UV254表征有机物浓度时,二级出水中有机物对254nm紫外光的吸光度主要来自于疏水性物质;（2）二级出水中疏水非酸性（HPO-N）有机物的芳香度最高,并依HPO-A>HPI>TPI-A的顺序递减,混凝处理、消毒处理后,出水中总有机物的芳香度基本没有变化;羰基、羧基、羟基、脂类对芳环的取代程度依TPI-A<HPO-N<HPI<HPO-A的顺序递增,混凝处理、消毒处理后,出水中总有机物的芳环取代程度有所减低;（3）二级出水中的有机物主要以分子量小于3kDa的有机物为主,经过混凝处理之后,出水中的有机物分子量介于5k¹0kDa的有机物和分子量介于30k⁵0kDa的有机物有所增多,而分子量大于100kDa的有机物减少。经过消毒处理之后,仍然以分子量小于3kDa的有机物为主,而分子量大于50kDa的有机物基本已被去除;（4）二级出水生物毒性很大,经过混凝处理之后,其出水的生物毒性仍然很大,而随着ClO₂的投加,毒性逐渐减小。经过消毒处理后水中的生物毒性主要来自于消毒之后残留于水中的ClO₂。