农村污水治理已成为我国当前水环境治理的重要任务,也是水体水质改善的关键。本文以陕西省农村污水处理为例,通过实地调研研究了陕西省不同区域农村污水的水质水量排放特性,并发现非连续污水产流致使的饥饿环境是影响处理设施高效、稳定运行的重要影响因素。在此基础上,以A~2/O工艺为对象,研究了不同饥饿环境对系统的作用机制,提出了基于溶氧调控的优化运行策略,构建了污水非连续流碳源内循环强化处理运行模式,并成功应用于典型区域的农村污水处理工程中,应用效果显著。研究结果对于我国农村污水处理的工艺优化提供了理论依据与应用基础,论文的主要研究内容及成果如下:（1）实地调研结果表明,村镇污水非连续流现象显著,污水断流时长变化区间为4～20 h/d,是影响农村污水处理设施稳定运行的重要因素。陕西省农村污水水质水量与陕北、关中以及陕南三大区域的气候条件密切相关,陕北、关中较陕南地区污水水质浓度普遍偏高,但均存在碳源含量低的（BOD5/TN=2.23～2.51、BOD5/TP=18.09～18.60）显著特征。结合调研结果,提出陕西省人均排水量建议值为40～65 L/cap·d,污水处理厂（站）设计进水水质建议值如下:COD=100～213 mg/L、BOD5=38～86 mg/L、NH4+-N=19～35 mg/L、TN=24～39 mg/L、TP=2～4 mg/L、SS=150～323 mg/L。（2）研究了污水非连续流运行对以A~2/O工艺为代表的活性污泥处理系统的影响。结果表明污水断流4 h/d的亚饥饿进水条件不会对系统造成恶化影响;当污水断流时长为8和12 h/d时（短断流时长饥饿环境）,以Nitrospira、Nitrosomonas等为主的硝化细菌活性会受到严重抑制,致使系统出水NH4+-N浓度无法满足一级A水质要求;当污水断流时长为16和20h/d时（长断流时长超饥饿环境）,以Denitratisoma、Thauera等为主的反硝化细菌和以Acinetobacter、Candidatus＿Accμmulibacter等为主的聚磷菌活性会受到严重抑制,致使系统出水COD、TN和TP浓度无法满足一级A排放标准限值要求。（3）基于短断流时长饥饿环境对活性污泥系统中硝化细菌活性的抑制影响,提出了基于溶氧调控的A~2/O优化运行策略;通过不同曝停比和溶氧浓度的阶段性试验得出,以T曝:T停=1:1和DO=0.5～1 mg/L的工况运行可使系统内包括Nitrosomonas和Nitrosospira的AOB（相对丰度为2.24～2.31%）,Dechloromonas和Tetrasphaera的DPAOs（相对丰度为2.57～2.75%）得到富集,实现优势菌群由NOB和PAOs向AOB和DPAOs的演替,并促成系统内由传统脱氮除磷向部分短程硝化耦合反硝化除磷途径的转变,保证了A~2/O系统在饥饿进水条件下对污染物的高效去除,COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别高达84.66、96.56、80.98和82.14%。（4）基于长断流时长超饥饿环境对活性污泥系统的作用机制,构建了A~2/O碳源内循环生物强化处理运行模式,其核心是将A~2/O工艺与污泥厌氧发酵耦合,通过将发酵产物与尾水按一定比例混合后在污水断流期进行内循环补给,从而实现系统在超饥饿环境下碳源的补充。研究结果表明,剩余污泥在发酵周期为4 d、p H=10的连续发酵条件下,发酵液中富余的优质碳源量为0.27 kg/d（以SCOD计）,可满足系统脱氮除磷的碳源需求。以10:1和20:1（尾水:发酵液）的混合液在污水断流期进行内循环补给,可提高系统内脱氮除磷菌对碳源的利用效率,从而在超饥饿环境下实现系统强化脱氮除磷的目的,TN和TP的平均去除率分别高达76.93和86.41%。（5）结合实际污水处理项目,将基于溶氧调控的A~2/O优化运行策略应用于安康市汉滨区某镇级污水处理厂,实现了该厂在饥饿进水条件下的高效运行,COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别可达65.83±9.38、91.18±9.41、50.32±15.72和58.83±8.80%,平均出水浓度分别为14.01±4.48、1.46±1.49、9.72±2.04和0.58±0.09 mg/L;将A~2/O碳源内循环生物强化处理运行模式应用于延安市志丹县某村的污水处理站,实现了该污水站在超饥饿进水条件下COD、NH4+-N、TN和TP的强化去除,平均去除率高达93.90、96.45、84.67和81.76%,平均出水浓度分别为35.05、3.30、13.22和0.93 mg/L,应用效果显著。