近年来,南水北调工程建设与秦岭环境保护工作稳步推进,陕南地区水环境质量得到明显改善,但随着农村经济的迅猛发展,农村居民生活污水处理问题日益凸显。为了进一步巩固提升陕南地区水环境保护工作成效,守护一泓清水永续北上,本研究对该地区70余座农村污水处理设施展开为期一年的实地调研,详尽分析了陕南地区农村污水处理的共性问题,并结合某典型镇级污水处理厂的实际问题,提出了农村污水生物系统优化运行的调控技术路线,实现了厂区降耗增效、稳定运行的目的,为陕南地区农村污水处理提供了技术思路。本文具体研究成果如下:（1）对陕南地区农村污水处理设施运行现状的调研结果表明,该地区与其他农村生活污水相比,各污染物进水浓度较低,且随季节变化明显,COD、NH4+-N、TN和TP浓度在冬季达到顶峰时,其平均值仅为134.7、28.5、32.1和2.3 mg/L;厂区24h进水量波动规律显著,居民夜间基本无生活污水产生,村、镇级污水处理设施每日分别存在16和6 h以上的断流时长,且多数站点日处理水量不足设计值的50%,长期处于低负荷运行状态;有专人值守的镇级污水处理厂中COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率比处于巡检模式的村级高出19%、13%、8%和13%;此外,建设运维资金短缺所导致的部分站点管网建设滞后、污水收集率低、运维人员缺乏专业培训等问题也是农村污水处理设施无法稳定运行的重要因素。（2）根据前期调研可知,在进水间歇断流与污染物浓度低的客观因素下,多数站点依旧存在过度曝气的情况,致使活性污泥系统更加难以稳定运行。针对上述问题,提出基于断流时段内间歇曝气的微生物种群结构优化运行模式,并于一座1000 m~3/d典型镇级污水处理厂进行优化运行研究。经过为期161d的优化运行,结果表明,系统在断流时段内将风机曝停比控制在5:5的情况下,各污染物去除效果稳定,其中COD和NH4+-N平均去除率达83.67%与92.43%,TN和TP去除率在该工况运行后期基本保持在75%与70%以上,出水浓度均满足一级A排放标准限值,污泥沉降吸附性能良好,微生物群落丰富度及多样性明显提高,以Nitrosomonas、Nitrospira为主的硝化细菌与Acidovorax、Hydrogenophaga等可以在缺氧条件下进行反硝化作用的菌属相对丰度显著增长,工艺脱氮除磷能力进一步增强。（3）在好氧活性污泥处理工艺中,曝气系统耗能将直接影响到厂区总体运行成本,本研究通过调控农村污水断流时段内系统曝停比的措施,在实现系统各污染物稳定达标排放的同时,有效降低了风机运行能耗。与厂区原运行方案相比,可免除投加碳源等外部支出,曝气系统运行时长整体下降,吨水处理经济效益总体增长0.7元,按照处理水量400 m~3/d计算,年运行费用可节省10万余元,环境经济效益大幅提升。