我国广大农村地区社会经济发展较为缓慢、生活基础设施落后、农村居民文化程度较低,造成农村居民环保意识淡薄,生活污水无法得到有效收集处理,使得已建成的污水处理厂站较多处于闲置状态。因此,在掌握农村居民污水处理意愿的基础上,开发出适用于农村生活污水排放特点的污水处理技术至关重要。本文首先对河南省农村排污特点及居民意愿进行调研分析,并根据河南省农村生活污水的排放处理现状,参照倒置AAO工艺和成熟悬浮填料生物膜污水处理设备,设计新型悬浮填料生物膜反应器,同时探究该反应器对污水处理的效果以及影响其处理效果的因素,并进一步监测分析了反应器中的微生物群落多样性。具体的研究内容及结论如下:根据河南省的地域、经济、流域、气候等特点选取20个村落,对农村污水排放情况和居民意愿进行调研发现:被调查居民中73.21%的居民文化程度在小学-高中之间,68.77%的居民家庭人口数为4-6人,56.81%居民家庭中仍普遍使用旱厕,此外居民所在村落管网建设率低,仅有34.94%的污水流入污水管网。同时,93%的居民希望对污水进行收集处理,且88%的居民愿意对自家污水管网进行改造,其中59.22%的居民坚持以村为单位进行污水收集处理。居民是否同意对污水进行改造主要受居民自身对污水的认识、居民的文化水平和年龄以及用水习惯的影响。81.23%的居民愿意为污水处理承担部分费用,其中69.79%的居民坚持以排污量进行污水处理费用的收取,但受制于不同地区经济发展的制约,0.2-0.4元/立方米的收费标准的支持率最高。基于上述调查结果,本文将倒置AAO工艺和悬浮填料生物膜工艺结合设计成新型悬浮填料生物膜反应器,并对该反应器进行了处理生活污水的实验研究。本实验依据填料漂浮、悬浮和流化的三种状态设计实验装置Ⅰ~Ⅲ。首先在实验装置Ⅰ中进行填料种类的筛选,在水力停留时间为12h,填料填充率为40%,水中溶解氧浓度为3mg/L和100%的回流比的情况下,成功启动反应器,实验发现K型填料和多面空心球填料对污水的处理效果优于悬浮球填料,其中K型填料对COD、氨氮、TN和TP的平均去除率分别可达90.36%、85.46%、76.27%和58.61%。随后在上述运行参数下,将实验装置Ⅰ~Ⅲ内均匀填充K型和多面空心球填料进行填料状态的实验,结果表明填料流化状态对污水处理的效果与填料漂浮状态近似,且都优于填料悬浮状态。填料流化状态对污水中COD、氨氮、TN和TP的去除率分别可达88.87%、85.37%、76.35%和57.89%。在上述实验的基础上,选择实验装置Ⅰ进行温度实验,实验发现温度降低对TN和TP的去除影响较为明显,对COD和氨氮的影响较小。其中新型反应器在温度1工况下,对污水处理效果最佳,其污水中COD、氨氮、TN和TP的去除效果分别可达90.20%、83.33%、74.86%和58.61%。本文进一步检测分析新型悬浮填料生物膜反应器内微生物的情况得出:反应器的不同反应区间内微生物群落的多样性和丰度均较好,微生物在反应器中分布也较为均匀,即实验中设计的新型悬浮填料生物膜反应器中微生物生长较好,十分适合农村污水处理十分适用。另外,反应器不同反应单元具有不同的优势种群,好氧反应单元内中Rhodobacter、Sphingomonas、Burkella、Fibrobacteriaceae为优势种群,厌氧反应单元中Anaerobacteraceae、Clostridium、Proteobacteria为优势种群。我国农村污水处理是一个亟需解决的问题,本文调研分析了河南省农村污水特点,并依据其特点,设计新型悬浮填料生物膜反应器,研究分析了其净化效果和影响因素,对我国农村污水处理工艺的研究和微小化污水处理设备的研发推广具有一定参考价值和实际应用意义。