雨水是干旱半干旱地区农村唯一有潜力的水资源,甚至是西北某些山区的唯一饮用水源。以“人饮解困”为目的的雨水利用工程,有效地解决了该地区饮用水量不足的问题,但水质问题仍未解决。因环境的不同和集雨面多样性,增加了集雨窖水水质变化的不确定性和复杂性,提高了窖水净化难度。该地区的许多小城镇,水处理技术及管理水平较为落后,因此开展适用于该地区的集雨窖水深度处理技术的研究极其必要。本论文以微污染集雨窖水为研究对象,研究开发了臭氧生物活性炭联用超滤集成处理技术及小型净水装置,净化窖水水质,解决“人饮安全”问题。首先探究PP棉滤芯过滤器的过滤效果,通过实验来确定过滤器是否满足集成装置对前处理单元的要求。其次对不同材质的活性炭进行挂膜实验,检测挂膜期间不同活性炭对污染物的去除能力,根据挂膜成功后对污染物的去除效率,选择最适合于集成装置的活性炭;通过实验表明仅靠生物活性炭对窖水的处理,出水CODMn、浊度不符合生活饮用水标准(GB5749-2006),而且窖水细菌总数超标严重,为了强化处理效果,稳定出水水质,有必要将生物活性炭与臭氧及超滤联合使用。为有效减缓超滤膜的污染,通过实验来确定臭氧本身去除污染物的能力及对超滤去除作用的影响,并考察超滤膜通量的变化。最后将现场取样的三种不同水窖的窖水用集成净水装置处理,检测各单元的去除效果和最终出水水质,并进行了经济性分析。在过滤器对浊度的去除实验中,分别用5μm和1μm孔径的滤芯在不同滤速下过滤窖水,并且改变进水浊度,检测出水浊度。实验结果面表明:两种孔径的滤芯对浊度均有较好的去除效果,因此本装置选用孔径为5μm的滤芯。当滤速为2.3m/h时,过滤器出水浊度为0.65NTU,去除率为93.5%;当滤速逐渐增大到为20.22m/h时,去除率随之下降到89.2%,出水浊度为1.08NTU;过滤器的过滤效果随着窖水浊度的升高而降低,窖水浊度越高,大粒径污染物所占比例越大,过滤后小粒径污染物的比例会升高。过滤器有效降低了进入生物活性炭滤柱窖水的浊度。在活性炭挂膜实验中,对煤质、果壳、椰壳材质的活性炭进行自然挂膜。实验结果表明:挂膜过程约为35天,煤质活性炭的去除性能较好,生物膜成熟期BAC对窖水CODMn、氨氮、UV254、浊度的平均去除率分别为81.02%、77.21%、65.18%、78.02%;对比活性炭挂膜前后的扫描电镜(SEM)照片可看出,生物膜成熟后活性炭表面被一层膜状物覆盖,生物膜以团状、絮状存在且轮廓较为平滑,透明度不一致。这些贫营养微生物膜,具有较大的比表面积,厚度较薄且具有较高的生物活性,对污染物有较强的去除作用。在预臭氧对超滤膜污染控制实验中,改变臭氧投加量,分析其对活性炭单元的出水的影响及超滤膜通量的变化。实验结果表明:预臭氧对超滤膜污染有减缓作用,投加量越多效果越好,当臭氧的投加量超过3mg/L时,对膜通量的减缓作用已经不明显,装置采用的臭氧投加量为3mg/L。在集成装置对实际窖水运行处理的实验中,用集雨面分别是彩钢板、泥土面、水泥面的三种典型水泥窖的储水作为原水,通过集成装置进行处理。实验结果表明:三种窖水细菌总数均超标,集雨面为泥土面的水窖储水与其他两种水窖的相比较差,氨氮含量为0.24mg/L、CODMn含量为1mg/L。UV254为0.091cm-1、浊度为6.12NTU。集成装置对微污染窖水中常规污染物有较好的去除效果,出水水质达标。小型集成式净水装置是否具有在农村推广的潜力,进行了经济性分析。装置所需材料费为630元。装置每日产水量为70L,生物活性炭净水装置运行费用为0.146元/m3;臭氧发生器运行费用为0.3元/m3;超滤集成装置运行费用为0.81元/m3;臭氧生物活性炭联用超滤集成装置总运行费用为上面三项之和,装置运行的总费用为1.256元/m3。