农村饮用水安全一直是国家特别关注的领域。农村地区饮用水处理技术普遍存在技术落后、设施管理水平低的问题，适宜采用简单、有效的处理技术和工艺。海南地区的水资源保护良好，多数水库水质优良，有机污染程度小，充分保障饮用水的生物安全性是首要目标。　　本研究针对海南某地水库的优质水源水，研发出基于优质水源水的低水头、低通量直接超滤工艺。研究了浸没式和内压式直接超滤工艺的除污染效果和工艺运行的稳定性，探讨了过滤水头、膜通量、排泥、反冲洗、曝气、错流等运行条件对超滤除污染效能及膜污染程度的影响，考察了直接超滤工艺长期稳定运行的影响因素，优化了运行参数。　　浸没式直接超滤工艺的研究结果表明，超滤对浊度和微生物具有极佳的去除效果，出水浊度、细菌总数和总大肠菌群数均满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求，不受过滤水头、过滤条件、运行参数的影响。不同过滤水头条件下，随着超滤过程的延续，氨氮、UV254、CODMn去除率呈现逐步增加的趋势;减小过滤水头可以改善氨氮、UV254、 CODMn去除率，但随着超滤过程延续，去除率差距逐步缩小。过滤水头越大，膜通量的衰减量越快，但稳定通量相差不大。在过滤水头为65 cm、膜通量为5-6 L/（m2·h）条件下，直接超滤工艺可以长期稳定运行。采取排泥措施后，溶解氧浓度显著提高，氨氮和UV254去除率明显增加。　　内压式直接超滤工艺的研究结果表明，对浊度和微生物去除效果极佳，较小的过滤水头同样可以提高氨氮、UV254、CODMn去除率，但随着超滤过程的延续，去除率基本没有差异。连续错流减小了初始通量，但是减弱了浓差极化，减缓了膜污染，提高了出水水质，增加了抗污染能力。　　直接超滤工艺运行优化研究的结果表明，调节曝气方式、反冲洗强度、反冲洗时间、过滤周期、错流运行等措施可以改善超滤膜污染控制效果。充分优化直接超滤工艺运行参数，为直接超滤工艺的长期稳定运行和工程应用提供了依据和参考。