本研究针对当前农村厕所粪污资源化效果差的问题,在现有的厕所粪污处理技术基础上进行分析和总结,构建新型农村厕所污水和粪便处理系统,设计厕所污水多级生物接触-生态滤池及粪便多格室堆肥工艺,分别考察厕所污水多级生物接触-生态滤池及粪便多格室堆肥反应器的运行特性,探讨相关反应机理。研究结果可为农村厕所污水处理及粪便堆肥技术的开发和应用提供技术依据。基于厕所污水产生分散,水量水质波动大的特点,开发了冲厕污水多级生物接触-生态滤池处理技术,建立了3 m~3/d中试规模的多级生物接触-生态滤池污水处理反应器,研究了反应器的启动和稳定运行特性。结果表明,在启动期末期（第31d）,该反应器中多级生物接触池出水COD和氨氮去除率分别可达到95.54%和82.73%,说明多级生物接触工艺可快速适应厕所污水,并在31d内启动成功。在稳定运行期,该反应器对进水COD、TN和TP的去除率可以稳定达到90%、80%和95%以上,实现冲厕污水污染物的高效去除,出水可满足排放标准。基于微生物高通量测序技术,研究了污水处理反应器在稳定运行期的微生物群落特性。结果表明,污水处理反应器各沿程单元主要微生物菌属丰度变化较小。在细菌属水平上,Thiothrix和Bacteroidetes菌属为主要优势细菌微生物;在古菌属水平上,Methanosaeta、Methanosarcina和Methanobrevibacter菌属为主要优势微生物。对污水处理反应器进行了经济分析,反应器的投资费用为1.50万元/m~3,直接运行成本为0.99元/m~3。针对现有的粪便堆肥技术物料混合和堆肥效率低等问题,结合卧式堆肥反应器物料混合均匀和塔式堆肥反应器分区的优势,构建出一种新型多格室堆肥反应器。应用离散单元法,建立了多格室粪便堆肥反应器的离散元仿真模型,研究反应器的颗粒流动状态和物料混合效果。结果表明,粪便在反应器各格室间的运移速度逐渐减小,边壁区域的颗粒速度大于轴心处的速度。不同时间添加的物料颗粒运动状态大致相同,物料添加先后顺序对物料混合效果无显著影响。以农村厕所粪便为处理对象,建立中试规模的多格室堆肥反应器,研究反应器在60d的连续运行效果。反应器内各格室的温度大小依次为B格室、A格室和C格室,同时第Ⅰ阶段的整体温度最高。各格室的含水率与原料含水率呈正相关,各阶段均表现出较好的透气性,同时第Ⅰ阶段堆料孔隙率和容重值最佳,第Ⅲ阶段的减容和减重效果最好,表明出较好的堆肥效果。不同阶段的粪便物料停留时间分布特征的分析结果表明:反应器物料的总平均停留时间为12～14d,各格室间物料表现出较好的过料状态。堆肥后的堆肥产品各项指标满足农用标准。本论文研究结果可为农村厕所系统的设计和可持续性应用提供借鉴。