随着农村经济的快速发展,人民生活水平得到显著提高,愈发重视生活污水的治理。然而现有的城市污水处理工艺不适宜在污水总量小、分散且经济条件差、技术匮乏的农村地区采用,因此亟需设计一种适宜处理农村地区生活污水且兼具出水稳定达标、能耗低、运行管理简单特点的工艺。针对农村地区生活污水的特点,设计好氧-缺氧-缺氧-好氧的多级生物接触氧化工艺,通过控制溶解氧、水力停留时间、进水位置及比例等参数,分别考察单点进水和多点进水条件下除碳、脱氮的效果,力求达到北京市地方标准《水污染物综合排放标准》(DB11/307—2013)中A级排放标准。并通过微观生物学的角度证实脱氮过程,最后以经济效益选择最优的化学除磷药剂。主要研究成果如下:(1)溶解氧、水力停留时间对工艺污染物的去除效果具有显著影响。单点进水条件下,多级生物接触氧化工艺的最佳O1段溶解氧为4mg/L,O2段溶解氧为3mg/L,水力停留时间为6.55h。COD的平均去除率为92.14%,氨氮的平均去除率为95.49%,总氮的平均去除率为31.52%。(2)进水位置及比例、水力停留时间对工艺污染物有较高的去除效果。多点进水条件下,多级生物接触氧化工艺的最佳进水位置及比例为好氧段一(O1):缺氧段一(A1)=4:1,水力停留时间为6.55h。COD的平均去除率为91.93%,氨氮的平均去除率为97.10%,总氮的平均去除率为64.27%。(3)好氧段和缺氧段均存在较高的脱氮菌属,能进行反硝化脱氮。好氧段和缺氧段中相对丰度最高的为变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes),且都存在较高含量的反硝化菌,如弓形杆菌属(Arcobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)、Phaeodactylibacter菌属、和Denitratisoma菌属等,好氧段和缺氧段均能进行反硝化脱氮。(4)适宜采用PAC作为化学除磷药剂进行除磷反应。出水总磷达标时的PAC单位药剂成本最低为0.22元/m3,此时投加量为140mg/L,且投加PAC对出水pH几乎无影响,适宜推广使用。