本研究采用截留分子量分别为100,000Da和20,000Da的国产中空纤维超滤膜对西安市北石桥污水净化中心的二沉池出水进行了深度处理实验。实验采用超滤自动控制系统实现了对操作条件的自动控制和实验数据的自动采集，提高了实验精度。实验分析了超滤对污水的处理效果及消毒效果。并比较了同种膜材质，不同截留分子量的超滤膜对污水中几种重要指标的去除效果，以及在运行过程中膜通量的变化情况。实验还通过周期反冲洗以及无反冲洗时不同压力下、不同回收率下的膜阻力变化情况分析了运行条件对膜污染的影响。 从滤后水质看出超滤膜对浊度、细菌总数及大肠杆菌的去除效果良好。原水浊度在1.82～3.56NTU范围内，出水浊度均小于0.5NTU。细菌总数和大肠杆菌的去除率均大于99％。超滤膜对污水中有机物有一定的去除，但去除率不高。不同截留分子量的膜对COD_Cr、TOC、UV_254,、色度的去除率稍有差异，20,000Da膜的去除率略高于100,000Da膜。截留分子量对超滤过程中膜通量的变化有很大影响，膜过滤初期20,000Da膜通量衰减严重。膜长期运行时，100,000Da膜通量衰减幅度较大。 直接超滤实验结果表明，反冲洗能够在一定程度上缓解膜污染。适当的回收率和进膜压力都可以有效减小膜污染。通过对膜污染数学模型的分析，明确了在过滤初期，膜孔窄化是造成渗透通量下降的主要机理；而过滤后期，滤饼层的形成是造成渗透通量下降的主要机理，因此运用阶段模型可更好的模拟膜污染过程。