我国西北地区干旱少雨，是世界上水资源匮乏最严重的地区之一。尽管集雨窖水在解决广大农民群众生活和生产用水问题方面，起到了无以取代的作用，已成为西北村镇地区人民的主要用水来源和方式，但是窖水水质问题逐渐突出，如有机物、氨氮含量高，细菌学指标严重超标，浊度偏高，若不经过处理，直接危害到西北村镇地区人民的健康，已成为制约村镇经济发展，人民生活水平进一步提高的重要因素。本研究课题针对西北村镇集雨窖水的水质特点，合理集成了处理西北村镇窖水的工艺和装置，即以超滤技术为核心，集成过氧化氢改性活性炭—超滤净水工艺设备。首先实验研究了活性炭吸附的影响因素，其中包括吸附时间、投加量、pH值以及温度，接着通过不同改性剂对活性炭进行改性，选择改性效果最好活性炭装柱，随之进行活性炭柱滤速选定。然后对四种不同切割分子量的超滤膜进行死端过滤和错流过滤，并分析水窖污染物的分子量分布情况。最后检测整个装置出水水质情况，并考虑装置的成本和应用前景。在研究活性炭静态吸附影响因素实验中，实验结果确定活性炭对西北村镇窖水中的污染物吸附平衡时间为10h；活性炭的最佳投加量为2.0g/L时，此时原水的氨氮、CODMn和UV254的去除率基本达到最大，分别为25.24%、45.74%和54.74%，并确定活性炭对CODMn的吸附符合Freundlich吸附等温线模型，等温式为qe0.14C2.3698e；在所调制的pH范围内，当pH=3.39时，CODMn、UV254的去除率达到最大，分别为50%和74.58%，氨氮的去除最佳pH出现在pH=10.02，去除率为18.44%；在实验选择的4个温度值：20℃、30℃、40℃、50℃中，通过实验结果比较发现，温度对活性炭吸附有机物的影响作用不大。选取NaOH、HNO3、HCl、NH3-H2O、KMnO4、H2O2六种改性剂对活性炭进行三因素三水平正交改性实验，以CODMn作为衡量标准。结果表明，六种改性剂的最佳改性组合方案浓度分别为40%、4mol/L、4mol/L、12.5%、0.01mol/L、5%；振荡时间分别为2h、2h、2h、8h、8h、8h；改性温度分别为40℃、30℃、30℃、30℃、40℃、40℃。综合比较6种改性活性炭和未改性活性炭对CODMn、氨氮和UV254的去除效果，最终选定5%的H2O2在40℃条件下振荡8h的改性活性炭进行后续实验研究。活性炭滤速选定实验中，在选择的最优滤速6m/h的滤速条件下，改性活性炭柱在氨氮、CODMn、UV254和浊度去除率分别是14.37%、51.16%、54.95%和20.17%。经窖水有机物分子量分布测定实验之后，得出：CODMn的78.57%、UV254的68.21%都分布在＜6KDa的范围，由此可知窖水中的有机物分子量大部分分布在＜6KDa的范围。在不同的超滤过滤方式的实验中，死端过滤方式下，去除效果最好的6K的超滤膜对氨氮、CODMn、UV254和浊度去除率分别为24.05%、21.88%、20.41%和92.17%。错流过滤方式下，6K的超滤膜对氨氮、CODMn、UV254和浊度去除率分别为26.46%、22.67%、24.66%和93.23%。两种操作方式的膜出水水质没有显著的差别。但是错流方式下的超滤膜的产水量随时间的变化较慢，死端过滤的膜通量比错流过滤方式下降稍快。改性活性炭-50K超滤膜集成超滤工艺对窖水中的污染物有很好的去除效果。经该处理工艺之后，窖水中氨氮的总去除率达37.71%；CODMn总去除率达50%，UV254总去除率达到78.65%；浊度的总去除率可达95.32%。出水氨氮含量为0.337mg/L，CODMn为1.78mg/L，UV254含量为0.019，浊度为0.38NTU，均已满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006)。由此可得出，课题所选择的水处理工艺达到最初期望，出水完全满足饮用水要求。同时计算装置运行成本，经济合理。因此，课题所选择的水处理工艺达到最初期望。