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国内雨洪灾害频发和城镇可用水资源短缺,让人们开始重视雨水的管理与回用。屋面雨水收集处理回用到家庭杂用水中,既满足可持续性发展要求,又可减轻雨洪灾害。雨水回用关键在收集处理过程的能耗和回用水水质及安全性。膜法水处理技术供水安全洁净,是解决全球水资源短缺问题的关键技术。尤其是利用重力势能产水和膜表面微生物层净水的重力驱动膜滤技术（GDM）,因其无需额外的能耗且易于操作和维护在分散式供水领域具有广阔的应用前景。屋面雨水可有效利用建筑物高度提供的雨能作为驱动力进入GDM,反应池液面与出水口的距离作为系统作用水头,考虑在较低驱动力的雨能作用下也具有高效的产水效能而选择微滤膜作为核心组件,因此本论文构建了利用屋面雨能驱动的微滤膜生物反应器（GDMBR）,探究其产水性能、净水效能和生物安全性。特别的,电絮凝（EC）产生的金属絮凝剂可对污染物进行絮凝沉淀,因此可作为GDMBR系统的前处理装置以减缓GDMBR中微滤膜的污染并增强污染物的处理效果,故本论文构建了利用屋面雨能作为驱动力的电絮凝预处理耦合雨能驱动微滤膜生物反应器（EC-GDMBR）,在探究其产水性能、净水效能和生物安全性的同时,考察EC系统起到的积极作用。实验末期,通过对GDMBR和EC-GDMBR中微滤膜表面微生物净水层的表征,阐明微生物净水层对屋面雨水的净化机理。通过膜通量的分析,反映两个系统的产水效能。作用水头ΔH=0.4 m时,EC-GDMBR的稳定通量为17.0～20.0 L/（m2·h）,明显高于GDMBR的稳定通量（4.0～11.0 L/（m2·h））。作用水头的提高（ΔH=0.6 m）使两个系统膜通量均呈现急剧上升后急剧下降趋势,且GDMBR最终稳定通量（2.9 L/（m2·h））低于0.4 m作用水头下的稳定通量（4.2 L/（m2·h））。较高作用水头下,膜表面污染物积累速度加快,易使膜污染加剧,导致膜通量急剧下降。提高EC-GDMBR系统作用水头（ΔH=0.6 m）运行7天后的通量为24.6 L/（m2·h）,且EC-GDMBR处理实际屋面雨水时膜通量的变化趋势与处理模拟屋面雨水时相同。通过对GDMBR和EC-GDMBR进出水的p H、浊度、高锰酸盐指数(CODMn)、氨氮（NH3-N）、UV254、电导率、溶解氧（DO）、总磷（TP）和金属元素（Cr、Fe、Al、Mn、Zn、Cu和Ca）等基础水质指标的检测,反映两个系统的净水效能。在GDMBR中,微滤膜对颗粒物的优异截留能力使得出水浊度较低,而膜表面微生物净水层对氨氮和有机物具有良好的降解作用,使得出水氨氮和有机物含量较低。相较于GDMBR,EC-GDMBR对浊度、氨氮、有机物和磷等有更加优异的处理效果,主要原因是电絮凝预处理产生的铁盐絮凝剂可使水中污染物絮凝沉淀,富集污染物的絮体有利于污染物被微滤膜截留去除。通过对GDMBR和EC-GDMBR进出水的细菌总数（CFU）、可生物同化有机碳（AOC）、蛋白质、多糖、三磷酸腺苷（ATP）和总有机碳（TOC）等微生物学指标的表征,反映两个系统净水的生物安全性。两个系统中进水的各类微生物学指标水平较高（典型如GDMBR进水CFU:2.0?104 CFU/m L、EC-GDMBR进水CFU:4.0?104CFU/m L）,而出水微生物学指标水平较低（典型如GDMBR出水CFU:9.0?102 CFU/m L、EC-GDMBR出水CFU:10 CFU/m L）,表明两个系统净水具有稳定的生物安全性。值得一提的是,虽然两个系统采用的微滤膜截留细菌的效能有限,但EC-GDMBR比GDMBR有更高的生物安全性,这归结于膜前电絮凝预处理产生的铁盐絮凝剂有利于微生物富集沉降,对微生物在膜前的去除起到主导作用。通过对GDMBR和EC-GDMBR膜表面微生物净水层微生物特性的分析（蛋白质、多糖和ATP）和表征（SEM-EDS、CLSM和高通量测序）,阐明微生物净水层的除污机理。结果表明,膜表面由污染物积累形成的滤饼层,在微生物稳定生长繁衍后,形成疏松多孔的微生物净水层,有利于污染物的截留及优异过水通道的形成。其中蛋白质、多糖和ATP的含量测定结果以及CLSM成像结果均反映出,膜表面微生物净水层存在较高水平的微生物及其代谢产物,屋面雨水中污染物可被微生物层上的微生物降解利用而得到去除。此外,高通量测序结果表明,微生物净水层中硝化螺旋菌（Nitrospira）具有较高占比,这是屋面雨水中氨氮具有较高去除率的原因;EC-GDMBR系统微生物净水层中检测到大量反硝化聚磷菌（hyphomicrobium）,而GDMBR则不明显,这是因为EC-GDMBR中磷可被铁盐絮凝剂絮凝沉降于膜表面,由此滋生大量反硝化聚磷菌。综上所述,利用屋面雨能驱动的GDMBR具有较好的产水性能、净水效能和生物安全性,而设置了电絮凝预处理且利用屋面雨能驱动的EC-GDMBR则具有更好更稳定的产水能力,且比GDMBR具有更强大的污染物净化能力,并更有效的保证了产水的生物安全性。