我国农村地区的生活污水往往没有经过有效的处理就排入到自然水体中,从而对居民健康、生态环境、农业生产造成了严重的影响。考虑到农村地区的经济条件以及人口分布特点,高效的、廉价的、环境友好型的分散式污水处理技术将成为解决该问题的重要途径。研究开发了一种改性的多介质土壤层(MSL)系统用于处理农村地区低C/N 比污水。结果证明了复杂条件下MSL系统在污水处理中的良好性能。系统中COD,TP,NH4+-N,NO3--N,TN的去除率最高可达98.29%,100%,76.60%,96.15%和69.86%。为了改善系统的性能,研究选择了基于析因设计的23因子设计来研究运行参数对系统运行效果的影响。所选择的三个运行参数分别为因子A-人工碳源(聚丁二酸丁二醇酯-PBS)的质量,因子B-活性污泥的质量,因子C-装置底部的淹没深度。结果表明单因子作用十分显著,不同因子之间也存在着交互作用。为了模拟和预测MSL系统的氮去除,研究基于逐步聚类分析,开发了可以预测TN去除率的脱氮模型。在此基础上,研究获得了聚类树用以预测TN的去除率,其预测最小实验误差小于0.01%。为了研究系统内部的组分变化情况,研究对装置中的土壤模块进行了 16S rRNA微生物多样性测试,研究系统运行后的物种组成以及群落多样性。结果表明,在物种丰度比较上,由大到小依次为实验样本、原始土壤样本、活性污泥样本;在群落多样性比较上,由大到小依次为原始土壤样本、实验样本、污泥样本。三个因子对实验样本的Beta多样性影响程度从大到小依次为因子B、因子A、因子C。土壤测试结果表明运行后的土壤全氮,全磷以及有机质都有很大程度的提高,同时通过植物栽培证明了其回用于农田的可行性。因此,改性的MSL系统将对处理农村地区分散式污水具有重要的意义。