1、引言水資源具有多方面的屬性，既是自然資源、又是經濟資源，更是戰(zhàn)略資源，同時擁有物質資源和生活資源基本功能，它是國家的重要財富，也是世界的靈魂。遺憾的是，我國的人均水資源量僅為世界平均水平的1/4。據(jù)悉，因為水資源污染嚴重，我國的七大水系已經失去了灌溉功能，水污染不僅危害人居環(huán)境，破壞生態(tài)系統(tǒng)，而且嚴重威脅水資源安全，是我國生態(tài)文明建設和可持續(xù)發(fā)展面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。


2、當前污水處理現(xiàn)狀

由于城市土地資源十分珍貴，用地面積小是城市污水處理技術選擇中最重要的難題。因此，生物處理技術(活性淤泥法、SBR,CASS等)成為必然選擇，但污水生物處理技術均需要強動力曝氣，設備多，需要多個專業(yè)領域技術人員的共同維護。為了便于維護和監(jiān)管，降低污水處理廠運營的人力成本，我國城市污水處理廠的規(guī)模很大(日處理能力高達數(shù)十萬噸，甚至過百萬噸)。然而，大型污水處理廠的污水收集范圍大，污水管網的建設投資很高、難度大，致使污水收集管網建設嚴重滯后，城市黑臭河涌仍大量存在。此外，大型處理廠難以實現(xiàn)城市污水處理的全覆蓋，集中處理與分散處理相結合是世界各國城市污水處理的共同選擇。

另一方面，我國小城鎮(zhèn)、農村等分散點源生活污水排放量巨大，適宜采用小規(guī)模污水處理設施就近處理，但處理率很低，其原因除了經濟發(fā)展不平衡、村鎮(zhèn)污水處理設施建設投入較少外，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施的正常運行率很低。因此，研發(fā)和推廣適合國情的污水處理新技術，對于我國的水環(huán)境保護和生態(tài)文明建設至關重要。

3、常見的污水處理工藝

我國的人口密度大、土地資源緊缺，要求污水處理設施的占地面積較小;我國的經濟欠發(fā)達，缺少小規(guī)模污水處理設施的運行保障機制，要求設施建設投資小，尤其是管理維護要簡便、運營費用一定要低廉。我國幅員遼闊，經緯度跨度較大，氣候條件變化比較大，要求設施運行受氣候條件影響小。然而，常規(guī)污水處理技術在我國分散點源污水處理中的適用性差，相關技術工藝雖然種類繁多，但可歸納為生物處理技術和生態(tài)處理技術兩大類。

3.1 生物處理技術

包括大型污水處理廠的常用技術以及生物膜法、日本的凈化槽技術等，其共性是采用強動力曝氣供氧，運行能耗高，故障率高，需要專業(yè)人員維護。小規(guī)模的處理系統(tǒng)常制造成地埋式一體化設備，占地面積較小，在我國農村污水處理中比較常用，但往往因運行能耗大、系統(tǒng)維護成本高，使之因“建得起用不起”而被閑置。

3.2 生態(tài)處理技術

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制，國內外大量研究和實踐均證明，日處理1噸污水需濕地面積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，我國的應用案例幾乎都是日處理1噸污水占地2-3m2(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，采用人工濕地進行污水處理在大多數(shù)情況下是不適用的。

3.3 生物+生態(tài)組合技術

處理效果良好，但其生物處理單元的運行費用和管理維護問題同樣突出。

4、地下滲濾污水處理復合技術

由此可見，現(xiàn)有污水處理技術要么運行能耗很大，管理維護復雜，要么所需土地面積很大，如何突破現(xiàn)有污水處理技術的瓶頸，使之適合我國的國情，已成為小城鎮(zhèn)、農村及部分生活小區(qū)等分散點源污水處理的重要課題。為此，中國科學院廣州地球化學研究所科研人員經過10多年的努力，研發(fā)了“高負荷地下滲濾污水處理復合技術”。它很好地解決了現(xiàn)有污水處理技術與我國基本國情之間的矛盾，是一項國際領先的污水生態(tài)處理新技術。該技術獲5項中國發(fā)明專利授權，2009年入選住建部“全國農村生活污水處理優(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)境保護技術目錄”。2008年以來在江蘇、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用工程近200項，出水水質可達到城市污水處理廠一級A類排放標準(GB18918-2002)，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，顯示了該技術在以下幾方面的綜合優(yōu)勢：

1、占地面積較小。日處理1噸污水僅需占地1.5-2.5m2，地表可規(guī)劃為花園綠地、旱地和休閑場地等。而傳統(tǒng)地下滲濾技術和人工濕地技術日處理1噸污水占地12-30m2，且地表不能硬化。

2、建設和運行成本低，維護簡便。建設成本與傳統(tǒng)工藝相近，運行成本僅0.05-0.10元/噸污水。設備簡單，且為間歇性短時工作制設備，維護簡便，無人值守。

3、使用靈活，無二次污染。日處理污水數(shù)噸至數(shù)千噸，不排放污泥，無異味、無噪聲，不滋生蚊蟲，地表可二次利用。

4、系統(tǒng)出水水質好。該系統(tǒng)具有脫氮除磷功能，出水水質可達城鎮(zhèn)污水處理廠一級A類排放標準(GB18918-2002)，且運行穩(wěn)定。

5、系統(tǒng)運行幾乎不受氣候條件影響。系統(tǒng)設置于地下，可以人為調節(jié)系統(tǒng)溫度，污水經處理后一年四季達標排放。

6、符合國情要求：克服了污水生物處理及其衍生技術運行成本高、管理維護復雜的缺點，克服了傳統(tǒng)地下滲濾技術和人工濕地技術占地面積大的缺點，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，為了保障小規(guī)模污水處理設施的建設和持續(xù)正常運行，該技術在大多數(shù)情況下具有不可替代性。