水是生命之源、是人类生存的基础。我国水资源总量大,但是人均占有量仅为世界人均占有量的1/4,西北干旱半干旱农村地区(年降雨量在250mm以下),人均水资源量仅为全国的1/2,是极度缺水区。为解决西北农村饮水,我国在1995年以来积极扶持建设雨水集蓄工程,其具有成本低、水量有保障的优点。但实践表明,集蓄工程的水质并不能满足饮用水卫生标准。因此,本研究提出雨水生态收集、储存和超滤处理的措施,是解决西北农村地区饮水问题的新途径。本文首先通过监测三种屋面的雨落管出水水质,研究不同屋面的主要污染物及其输出规律,并讨论降雨特征、雨前干期、空气质量等因素对降雨径流水质的影响。其次,利用已建成的雨水生态收集及储存系统进行现场和模拟实验,分析雨水生态收集的能力以及水箱储存水质的变化情况。然后,利用中空纤维膜对储存水进行超滤处理,研究超滤膜的除污特性,并讨论膜材料、进水方式和压力等因素的影响。通过以上实验分析,可得出以下结论:(1)油毡屋面的降雨径流在COD、TN、TP和SS的平均浓度均高于沥青屋面和青砖瓦屋面。污染物输出规律符合一阶冲刷模型,并且初期效应明显,弃流1-3mm初期径流可以去除40%–70%的污染物;(2)生态收集及储存系统能有效收集屋面径流,有效径流储存体积48.73m~3。降雨会使水箱中浊度、TN、TP和耗氧量的升高,而一定程度上降低菌落总数。随着干旱天数的增长,耗氧量与浊度快速下降,但是菌落总数缓慢增长;(3)储存水的水质并不能完全达到饮用水的标准,而超滤膜处理后水质指标基本都能达标。膜通量随压力的增长呈线性增大,但单位压力产量在压力大于0.10MPa之后缓慢下降。本文最后设计了一种实用气动超滤装置,具有成本低、效率高和维护简单的优点,将其用在西北农村窖水处理中能保障当地农民的用水安全。