近年来,随着“乡村振兴”战略的不断推进,农村人居环境治理被作为一项重要的抓手。《农村人居环境整治提升五年行动方案（2021-2025年）》指出要加强推进农村污水治理,开展山地、丘陵等典型地区农村污水治理试点。本研究针对山地丘陵地区简易填埋场壤中流总氮（TN）质量浓度高且碳氮比（C/N）低,给周边环境带来持续污染的问题,自主设计了两级同步硝化反硝化反应器,研究了反应器启动运行工况,探索了不同水质条件对反应器脱氮效果的影响,并解析了脱氮机理。主要研究结果表明:（1）构建了以氧化沟和MABR为核心的两级同步硝化反硝化工艺反应器,采用了间歇运行的启动方式对反应器的外环单元进行了挂膜,外环单元17 d后化学需氧量（COD）、总氮（TN）和氨氮（NH4+-N）的去除率平均稳定在（81.86±2.53）%、（46.94±0.24）%和（94.72±1.18）%。采用了连续运行的启动方式对反应器的内环单元进行了挂膜,10 d后反应器内外环COD、总氮和氨氮的总去除率平均稳定在（80.62±0.84）%、（47.52±0.43）%和（75.49±0.13）%。（2）研究了曝气速率（0.4 L/min、0.8 L/min、1.2 L/min）和水力停留时间（16 h、20 h、24 h）对污染物去除率的影响。结果表明,反应器在曝气速率为0.8 L/min,水力停留时间为24 h时脱氮效率达到最高。探索了反应器在不同COD/TN（C/N）下（2.3、2.0、1.7、1.5和1.3）的脱氮性能。结果表明,反应器能在4～1.5的C/N下实现稳定运行,期间反应器总氮容积负荷（NLR）在0.17～0.56 kg/（m~3·d）,内、外环可通过功能互补应对冲击负荷。C/N在1.5及以上时,反应器化学需氧量、总氮和氨氮的去除率稳定在（90.30±2.36）%、（85.69±2.22）%、（89.52±6.06）%。根据同步硝化反硝化率（RSND）的计算结果,对脱氮机理进行初步推测。结果显示,当C/N为2.0和1.7时,反应器中RSND分别在71.83%和51.75%,指示同步硝化反硝化在这两个C/N条件下对脱氮具有重要贡献;在C/N为1.5时,未检测到明显的同步硝化反硝化现象,而反应器内溶解氧普遍较高,好氧反硝化可能在脱氮中占重要地位。（3）为验证脱氮机理,对微生物群落结构和微生物功能基因进行了分析。结果表明,反应器内检测到12个主导细菌门,29个主导细菌科和29个主导细菌属,采用PICRUSt对其进行功能预测可知,固氮、硝化作用、反硝化作用、异化硝酸盐还原和同化硝酸盐还原等5条氮代谢途径中的25类氮代谢功能基因被检测到。其中反硝化相关功能基因多样性及丰度均最高,对应系统良好的脱氮性能。此外,内外环具有高丰度反硝化基因的采样点均处于好氧条件,指示好氧反硝化在脱氮过程中起到重要作用。综上,本研究自主设计开发的两级同步硝化反硝化工艺反应器,具有NLR高、抗冲击负荷能力强、启动及运行管理方便等优点,适用于村镇地区壤中流等低C/N废水处理。后期对该反应器进一步开展参数优化,控制合适的溶解氧水平,提高同步硝化反硝化率将更有助于节能降耗,提升我国村镇地区环境修复技术水平,助力“乡村振兴”等战略目标的实施。