我國有19000多個建制鎮(zhèn)，60多萬個行政村，250多萬個自然村，其生活污水排放量約占我國生活污水總排放量的55%，但處理率很低，已成為區(qū)域水環(huán)境的重要污染源。其原因除了經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡、村鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)投入較少外，更重要的是所采用的污水處理工藝不符合中國國情，致使已建成的污水處理設(shè)施的正常運行率很低。隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，村鎮(zhèn)污水處理已經(jīng)在國家層面引起高度重視，環(huán)保部2010年將農(nóng)村污水處理列入環(huán)境保護(hù)重點領(lǐng)域之一，并且在“十一?五”農(nóng)村環(huán)境綜合整治的基礎(chǔ)上，“十二?五”進(jìn)一步增大投入開展農(nóng)村環(huán)境連片整治。黨的十八大將生態(tài)文明建設(shè)提升到國家發(fā)展戰(zhàn)略高度，環(huán)保部于2013年11月11日發(fā)布了《農(nóng)村生活污水處理項目建設(shè)與投資指南》，因此，突破技術(shù)瓶頸，研發(fā)和推廣適合國情的污水處理新技術(shù)，保障村鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的可持續(xù)運行，已成為我國水環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵之一。

現(xiàn)有的污水處理工藝雖然種類繁多，但可歸納為生物處理技術(shù)和生態(tài)處理技術(shù)兩大類。

生物處理技術(shù)包括大型污水處理廠的常用技術(shù)以及生物膜法、日本的凈化槽技術(shù)等，其共性是采用強動力曝氣供氧，運行能耗高，故障率高，需要不同專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人員共同維護(hù)。小規(guī)模的處理系統(tǒng)常制造成地埋式一體化設(shè)備，在我國農(nóng)村污水處理中比較常用，但往往因運行能耗大、維護(hù)困難、運營成本高而不能正常運行。例如，廣東省東源縣某污水處理廠，日處理污水量約3000m3,運營費用超過150萬元/年(大約1.4元/m3污水)，這對于大多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)都是難以承受的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。農(nóng)村污水處理設(shè)施的規(guī)模更小，單位處理成本更高，而農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)能力更弱。

生態(tài)處理技術(shù)中最常用的是人工濕地，以潛流式濕地為主。由于沒有有效的供氧機(jī)制，國內(nèi)外大量研究和實踐均證明，日處理1m3污水需濕地面積10m2以上(美國環(huán)保署建議15-20m2)。然而，為了減少用地和控制投資，我國的應(yīng)用案例幾乎都是日處理1噸污水采用2-3m2的濕地(有的規(guī)模更小)，并由此得出“人工濕地投資小”的錯誤論點，其結(jié)果是系統(tǒng)正常運行的時間很短(除非污水量很小)，后因氧氣供應(yīng)不足使厭氧菌大量繁殖而變成黑臭污水潭，成為集中排污點，危害周圍環(huán)境和居民生活。此外，人工濕地系統(tǒng)在冬季低溫條件下不能正常運行甚至失效已是共識。因此，采用人工濕地進(jìn)行污水處理在大多數(shù)情況下是不適用的。

據(jù)悉，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所科研人員經(jīng)過10多年的努力，研發(fā)了“高負(fù)荷地下滲濾污水處理復(fù)合技術(shù)”，它包括沉淀厭氧、地下滲濾和深度處理三個處理單元。其中，沉淀厭氧單元主要去除污水中的懸浮物和提高可生化性，地下滲濾單元為好氧處理，去除污水中的有機(jī)物、氨氮等還原性物質(zhì)和部分磷酸鹽，深度處理單元主要用于反硝化脫氮和深度除磷。該技術(shù)通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，合理控制污水在地下滲濾單元中的運移路徑，在使污水與濾料表面生物膜充分接觸的同時，避免水流受阻，保障系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行;通過優(yōu)化濾料配方提高系統(tǒng)的污染物去除效果;通過集成創(chuàng)新，實現(xiàn)了各處理單元之間的功能互補和協(xié)同耦合，保障污水處理效果;在此基礎(chǔ)上，采用間歇性進(jìn)水、落干期間適量通風(fēng)，避免淹水曝氣的運行模式，實現(xiàn)了對地下滲濾單元的高效低耗供氧。

采用高負(fù)荷地下滲濾污水處理復(fù)合技術(shù)，日處理1m3污水需土地面積1.5-2.0m2，且地表可規(guī)劃為綠地公園、休閑場地等;設(shè)備簡單，且均為間歇短時工作制設(shè)備，故障率很低，維護(hù)簡便;投資與城市污水處理廠常用的生物處理技術(shù)相近，運行能耗僅為城市污水處理廠的1/5;處理系統(tǒng)位于地下，且可以調(diào)節(jié)地下滲濾單元的溫度，系統(tǒng)運行受氣候條件影響小。因此，該技術(shù)克服了污水生物處理及其衍生技術(shù)運行成本高、管理維護(hù)復(fù)雜的缺點，克服了傳統(tǒng)地下滲濾技術(shù)和人工濕地技術(shù)占地面積大的缺點，克服了人工濕地運行受氣候條件限制且容易滋生蚊蟲的缺點。該技術(shù)獲5項中國發(fā)明專利授權(quán)，2009年入選住建部“全國農(nóng)村生活污水處理優(yōu)秀案例”，2010年入選住建部和科技部“村鎮(zhèn)宜居型住宅技術(shù)推廣目錄”，并先后入選環(huán)保部2010年度和2012年度“國家鼓勵發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄”。2008年以來采用該技術(shù)在江蘇、廣東、福建、湖南、安徽、浙江、江西、山西、吉林、天津、四川和河南建成示范和應(yīng)用工程近200項，日處理污水10m3至2000m3，證明了該技術(shù)為村鎮(zhèn)污水處理設(shè)施可持續(xù)運行提供了技術(shù)保障。