重力驱动膜系统最初由Peter Varbanets提出,因其不需任何反冲洗、化学清洗和消毒即可达到通量稳定,简化系统的维护和操作,并降低了运行成本的优点而受到越来越多的关注,已被广泛应用于海水淡化及废水处理中。但因其膜通量较低,应用上仍然受到一定的限制。混凝作为一种物理化学预处理工艺,由于其成本较低且操作简单,因而被广泛应用,混凝与膜的结合可有效地去除污染物,同时维持膜自身的优秀性能,并可减少消毒副产物的形成。表面涂覆作为最简单的膜改性方法,可以提高膜的亲水性和抗污染性。本文采用六水合三氯化铁(Fe Cl3·6H2O)作为混凝剂,选取“在线混凝”及“混凝-沉淀”两种不同的混凝剂投加方式作为预处理与不经处理的松花江原水作对比,采用两种吸附剂粉末活性炭(PAC)及粉末沸石(PZ)对PVDF超滤膜进行改性与PVDF纯膜作对比,运行9组不同条件的反应器,在40cm的水头压力下探究重力驱动模式膜滤过程的净水效能及机理。通过蠕动泵真空抽吸的方式使得吸附剂材料成功地负载到膜表面,提高了膜的亲水性,进而提高了膜通量。通过对各反应器出水进行浊度、总有机碳(TOC)、UV254、Zeta电位、无机阳离子、三维荧光(EEM)、氨氮、硝态氮、亚硝态氮等水质指标的检测及膜表面污染层的表征,发现混凝-沉淀预处理过程有效地去除了水中大量的污染物,膜表面生物层明显减少,出水效果更佳。而重力驱动膜系统对于浊度及Fe3+有明显去除效果,对于有机污染物可通过生物降解作用而部分去除,PAC-PVDF改性膜因PAC对于有机污染物良好的吸附能力而使得其对于水体中有机污染物的去除得到显著提高。通过对膜表面生物层的群落结构组分分析,发现反应器中原液和膜表面存在大量的Proteobacteria和Actinobacteria细菌,对于固氮及去除复杂有机物有良好作用。本文重点关注于重力膜系统运行的优化,研究了混凝预处理以及表面涂覆改性等不同情况下的净水效能和机理。为重力膜的工程实际应用提供了理论依据。