近年来,我国工业化和城市化进程不断推进,社会和经济得到快速发展,环境污染问题随之加重,其中水环境污染问题尤为突出。但是,我国的污水治理工作多倾向于城市地区,大部分农村地区缺少污水收集管网和污水治理设施,生活污水基本上未经过处理就直接排放,大量有机物、病原微生物及氮、磷等营养元素的排入致使河流、湖泊等水体受到严重污染,甚至威胁到村民的饮用水水质安全。随着“美丽乡村”建设工作的不断推进,农村生态文明建设、生态环境整治问题成为新农村建设的重中之重,农村生活污水治理成为社会物质文明进步的重要体现和保障农民生活质量的重要举措,因此,改善农村水环境质量刻不容缓。本论文依托于国家“十二五”水体污染控制与治理重大专项—徒骇河、马颊河流域水体污染防治与水质改善技术集成与综合示范的第七子课题,因此选定徒骇河、马颊河流域代表县—齐河县作为研究对象,并对该县进行了实地调研。调研结果表明,生活污水随意排放已成为齐河县水污染问题的主要原因之一,且齐河县农村生活污水排放集中在夏秋季节的早上和晚上,其主要污染物为有机物和氨氮。为改善齐河县水环境现状,本论文对比研究了几种常用的农村生活污水处理技术,并确定毛细管污水自然净化法作为研究重点。但传统的毛细管污水自然净化法易出现土壤堵塞、脱氮效率低等问题,故本论文针对毛细管污水自然净化法的改良展开一系列试验研究。首先,本论文采用对比试验的方式,研究了沸石、活性炭、粘土陶粒三种填料单一装填及按一定的体积比混合装填时,系统对COD和NH₄⁺-N的去除效果。试验结果表明:填料基质的组合和装填方式会影响毛细管污水自然净化系统的净化效果。其中,三种填料混合装填的处理效果明显高于单一滤料装填的处理效果,而对于填料混合装填方式,完全混合装填方式的处理效果优于分层装填方式。另外,沸石、活性炭、粘土陶粒体积比为8:3:2的装填方式处理效果优于体积比为5:4:3的装填方式。因此,综合考虑COD和NH₄⁺-N两项指标的去除效果,4个系统的处理效果优劣顺序为系统4>系统3>系统2>系统1,即完全混合装填方式,且沸石、活性炭和粘土陶粒体积比为8:3:2的模拟系统对污染物的净化效果最好。其次,本论文对毛细管污水自然净化系统的运行参数进行了优化,试验结果表明,水力负荷和曝气两项参数的改变可以提高毛细管污水自然净化系统的去除效果。一方面,系统的污染物去除效果随着水力负荷的提高略有提高,且水力负荷的改变对NH₄⁺-N的影响相对明显。对比0.1m3/（m2×d）,0.2m3/（m2×d）,0.3m3/（m2×d）三个水力负荷条件,系统对COD及NH₄⁺-N的最高去除率均出现在水力负荷为0.2m3/（m2×d）的条件下,因此,在实际工程中,进水水力负荷宜采用0.2m3/（m2×d）。另一方面,曝气装置的增设对于系统的去除效果尤其是脱氮效果有着较为明显的促进作用。增加曝气装置后,系统的COD及NH₄⁺-N平均出水浓度均可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准。最后,本论文考察了结构改良和运行参数优化后的系统对污染负荷的适应性。试验结果表明,改良后的毛细管污水自然净化系统对低、中浓度的COD和NH₄⁺-N的去除效果可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准,在进水COD浓度高于400mg/L,NH₄⁺-N进水浓度高于50mg/L时,系统的出水浓度略有提高。根据《分地区农村生活污水处理技术指南》及实际取样监测数据,齐河县大部分村庄生活污水COD及NH₄⁺-N浓度处于低浓度或中浓度范围,而对于高浓度农村生活污水,可以考虑进行预处理后再经毛细管污水自然净化系统处理。