农村水污染是我国目前面临的一个严峻问题,相比城市污水处理,农村污水处理存在污染源多且分散的问题,形成了排放高、处理难的现象,未经处理的污水排入农村天然水体中导致水质恶化,对生态环境造成极大的危害,寻找适用于我国农村的分散式污水处理技术是目前面临的主要难题。多介质土壤层系统（Multi-soil-layering system,MSL system）因其优良的经济和环境效益已成为现阶段分散式污水处理的一种首选技术,目前已被应用于生活污水、餐饮废水、畜牧废水以及污染河水的治理,但仍存在结构单一、脱氮效果差和土壤孔隙易堵塞等问题。本文针对MSL系统存在的问题,建立了一种基于MSL系统的一体化污水处理设备,旨在将该设备应用于农村地区的污水处理,以满足国内农村分散式污水处理的需求。本文的研究内容及主要结果如下:（1）基于MSL系统的一体化污水处理设备的设计。设备主要包括预处理系统、布水系统、处理技术系统、曝气系统和除菌系统。预处理系统采用机械分离和沉降发酵相结合的方式,以达到调节水量、截留污水中大颗粒物质、降解污染物、防止系统堵塞的作用;布水系统是通过潜水泵将预处理系统出水向处理系统中均匀分布,待处理污水在进水管中的流向为由下而上流动,在处理技术系统中的水流方向为由上而下垂直流动;除菌系统的作用主要体现在收集处理技术系统的出水并去除水中的有害菌,最终排出处理后的水。（2）基于MSL系统的一体化污水处理设备的控制系统设计。主要通过设计合理的程序来驱动系统内硬件,实现对设备的处理水量、处理进程、处理周期等信息的采集功能,并通过采集到的信息来控制固液分离电机、潜水泵、气泵、紫外线过流器、电动阀等执行器件的工作。（3）基于MSL系统的一体化污水处理设备的运行效果试验。通过150天的设备运行试验确定了最佳运行参数,其中HLR控制在1000 L·m-2·d-1,气水比设置为4:1,在该条件下处理出水中COD、NH3-N、TN、TP、SS的平均浓度分别为106.5mg·L-1、7.4 mg·L-1、13.9 mg·L-1、0.12 mg·L-1、18.6 mg·L-1,对应去除率分别为85.3%、82%、72.5%、96%、85%,出水水质能够满足《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB 50/848-2021）中规定的排放要求。（4）基于MSL系统的一体化污水处理设备的应用案例分析。本文选取重庆市北碚区柳荫镇的一个普通农户作为研究对象,考察了基于MSL系统的一体化污水处理设备对该农户实际生活污水的处理能力,并结合该设备的实际处理效果、建设运行成本、后续推广应用形式进行综合分析。论文研究结果表明:基于MSL系统的一体化污水处理设备能够自动化控制、运行稳定、污染物去除效果好且具有一定的经济和环境效益,适宜于在我国农村地区进行推广。