农村污水处理关系到我国生态文明建设和宜居环境打造,分散式污水处理技术为农村污水处理提供了新的思路。重力驱动膜过滤系统(Gravity-driven membrane filtration,GDM)可有效去除水中的颗粒物、胶体、病原微生物等污染物,兼具操作简单、低能耗、低维护等特点,在分散式污水处理方面具有显著的工艺应用优势。然而,如何提升GDM通量水平和强化污染物去除效果成为了推动该技术在分散式污水处理方面应用的关键。在GDM前增加预处理措施改善进水水质是提升其过滤性能的有效方法。蚯蚓生物滤池(Vermibiofilter,VBF)作为近些年来兴起的一项生态型的分散式污水处理技术,具有建设运行费用低、管理维护要求低、污染物去除效果好、资源化利用程度高等特点。本研究构建了蚯蚓生物滤池联合重力驱动膜过滤耦合工艺处理农村分散式生活污水,采用内回流措施调控蚯蚓生物滤池(Reflux-Vermibiofilter,RVBF)运行效能,并系统地分析了该耦合工艺的除污染效能和膜污染调控机制,有助于推动膜滤技术在分散式污水处理过程中的应用。对比了内回流蚯蚓生物滤池/重力驱动膜过滤耦合工艺(RVBF/GDM)、蚯蚓生物滤池/重力驱动膜过滤组合工艺(VBF/GDM)和普通生物滤池/重力驱动膜过滤组合工艺(BF/GDM)三组工艺的除污染效能,发现三组工艺对有机物的去除率(以DOC计)可达95%以上,并且能够有效缓解GDM滤饼层内的有机物水解现象。单独的GDM工艺没有表现出明显的脱氮效能,生物滤池预处理可以提升GDM的TN去除率,并且引入蚯蚓可以进一步强化其去除效能,特别是RVBF/GDM工艺的脱氮效能是BF/GDM工艺的1.6倍。RVBF/GDM和VBF/GDM的TP去除率分别为48.06±9.94%和51.38±8.19%。此外,发现蚯蚓能够缓解生物滤池的堵塞问题,提升出水水质。RVBF/GDM、VBF/GDM和BF/GDM的稳定通量值分别较GDM对照组提升了183.7%、101.9%和28.4%,表明引入蚯蚓能够有效缓解膜污染、提升稳定通量。蚯蚓生物滤池可以降低GDM滤饼层内的EPS(如蛋白质类和多糖类物质)含量,从而缓解膜污染,并且内回流措施能够强化缓解作用;同时从结构上观察发现,膜污染的缓解往往会伴随着滤饼层结构的表面粗糙化和内部疏松化。此外,蚯蚓生物滤池还可提高GDM滤饼层内微生物的生物活性、物种丰度及多样性。据此分析了蚯蚓生物滤池调控GDM稳定通量的机制:通过强化污染物的去除,改善GDM系统的进水水质,一方面减少了污染物在膜表面及膜孔的沉积,另一方面改变滤饼层内的微生物群落结构及其活性,增强生物捕食作用、提高滤饼层的粗糙多孔性,从而缓解膜污染,提升GDM稳定通量。最后将模拟配水改为实际污水对各工艺的实际应用可行性进行了研究,发现蚯蚓生物滤池的抗水质变化能力较弱,水质冲击改变了滤饼层内的生物群落、形貌结构和组成成分,导致其出水通量的下降,但内回流措施可以在一定程度上降低水质冲击的影响,提升其出水通量。此外,通过对比新膜GDM系统(尚未形成生物滤饼层)和旧膜GDM系统(已形成生物滤饼层)的运行性能,发现通过降低初期进水负荷快速形成的滤饼层有助于提高其通量稳定性。本文系统地研究了蚯蚓生物滤池联合GDM工艺处理农村生活污水的效能及膜污染调控机制,研究成果可为发展和完善GDM工艺应用于低能耗、低维护的分散式污水处理中提供理论和技术支撑。