预处理和深度处理的主要对象是水中有机污染物，主要用于饮用水处理厂。
预处理方法主要有：粉末活性炭吸附法；臭氧或高锰酸钾氧化法；生物氧化法等等以上各种预处理法除了去除水中有机污染物外，同时也具有除味、除臭及除色作用。当然，不同方法在除污染能力上有所差别。同时，各种方法均各有优缺点。除了上述预处理方法外，还有其它一些方法，如曝气法，水库蓄存法等不一一介绍。此外，新的预处理法正在继续探索中。
深度处理主要有以下几种方法：粒状活性炭吸附法；臭氧-粒状活性炭联用法或生物活性炭法；化学氧化法；光化学氧化法及超声波紫外线联用法等物理化学氧化法；膜滤法等等。在以上几种方法中，活性炭吸附及臭氧一活性炭联用法已用于生产，欧洲国家应用较广泛，我国少数水厂也有应用。生产实践表明，采用臭氧-活性炭联用技术去除水中微量有机污染物十分有效，但基建投资和运行费用较高，故我国目前尚未广泛应用。同济大学严煦世教授等在光化学氧化法的研究方面已取得重要成果，超声紫外联用法也开始研究并取得一定成效，但这些技术尚难在城市水厂应用，宜用于小型饮水净化装置。超滤法及纳滤法也具有应用前景，但不能去除水中小分子有机物，且纳滤和超滤装置成本及运行费用较高。
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