随着新农村建设全面深入,农村面貌发生了翻天覆地的变化,农村居民生活水平得到了持续提高。与此同时,农村家庭用水量大幅增长,导致生活污水排放量不断攀升。由于农村污水收集、处理设施不完善,大量的生活污水得不到有效收集和处理而排向室外或在街道上漫流。农村污水及其中污染物的肆意排放导致了庭院蚊蝇滋生、村落环境污染,引发了农村水环境及土壤环境的污染,降低了农村居民生活舒适程度,甚至还会危害农村居民的身心健康。由此可见,农村生活污水问题已经成为影响新农村建设成败的关键问题,是相关政府部门、专家学者及社会大众关注的焦点问题。因此,以农村生活污水为研究对象,首先,针对污水排放特点,提出了源头分离、分散式收集、集中式收集以及纳入市政管网等污水收集方式;其次,针对污水水质特点,比较分析了沼气池技术、人工湿地技术、稳定塘技术、生态技术等适宜在农村应用的污水综合处理技术;最后,针对农村生活方式,分析了污水不便收集的原因在于排放的空间随意性和时间分散性,进而提出了一种可引导农村生活污水定点收集,同时消减污染物浓度的垂直流滤器污水处理工艺,并进行试验研究,探讨其适合华北农村生活污水及其排放特点的运行参数,以期实现农村生活污水的低成本收集和资源化利用,解决因水环境污染而导致的人群健康和环境污染问题。该垂直流滤器借鉴了普通生物滤池处理污染物的原理,利用颗粒滤料的物理过滤、吸附性能,并结合生物氧化、降解功能,可在低动力消耗的条件下有效消减生活污水中的主要污染物。在试验研究过程中,首先分析了炉渣、河砂、陶粒三种滤料对磷的静态吸附效果,然后重点考察了装填不同滤料的垂直流滤器对COD_cr、NH₄⁺-N及TP的去除效果。静态吸附试验表明,炉渣、河砂、陶粒对磷具有相似的静态吸附特征。在试验条件下,磷原始浓度120mg/L是滤料吸附磷的饱和极限值,低于该值时,磷浓度就会成为对其静态吸附的限制条件;此外,在三种滤料中,陶粒对磷的吸附效果要明显优于炉渣及河砂。垂直流滤器在不同工况下对COD_cr、NH₄⁺-N及TP的去除性能试验表明:①在水力负荷为0.35m³/m².d的运行条件下,滤料层处于不浸没、连续进水的工况下,炉渣滤器运行效果最好,其出水COD_cr及NH₄⁺-N浓度分别能维持在50mg/L和2.2 mg/L,对TP的去除率始终维持在70%;②在水力负荷为0.80m³/m².d的运行条件下,炉渣滤器出水COD_cr、NH₄⁺-N浓度分别能维持在42 mg/L、5 mg/L,对TP的去除率始终维持在30%,此时的运行效果明显好于其在水力负荷为1.35m³/m².d时的运行效果。动力学分析表明:①Freundlich方程和Langmuir方程均能较好地拟合炉渣、河砂、陶粒滤料对磷的等温吸附特性,其中,陶粒滤料对磷的饱和吸附量最高;运用Michaelis -Menten动力学描述炉渣滤器对COD_cr、NH₄⁺-N、TP去除效果,相关系数均大于0.95,表明该动力学方程能较好地拟合炉渣滤料对COD_cr、NH₄⁺-N、TP的去除过程。试验研究表明,垂直流炉渣滤器可实现对COD_cr、NH₄⁺-N、TP的有效去除,且该工艺的运行方式与农村居民的生活习惯基本一致,且占地面积小、操作简单、抗冲击负荷能力强、处理出水水质稳定,验证了该工艺在华北农村生活污水处理中的可行性。