Membrane fouling is a persistent challenge that has impeded the broader application of anaerobic membrane bioreactors (AnMBRs). To mitigate membrane fouling, between the outlet of the UASB anaerobic bioreactor and the PVDF membrane to form the anaerobic filter membrane bioreactor (AnFMBR) system. Through comprehensive experiments, the optimal pore size for cloth filters was determined to be 50 μm. A comprehensive assessment over 140 days of operation shows that the novel AnFMBR had significantly greater resistance to membrane pollution than the traditional AnMBR. The AnFMBR system membrane tank exhibited lower mixed liquor suspended solid and mixed liquor volatile suspended solid concentrations, smaller sludge particle sizes, increased hydrophilicity of sludge flocs, and optimized microbial community distribution compared to those of conventional AnMBRs. The total solids foulant accumulation rate in the AnMBR was 5.1 g/m