我國有19000多個建制鎮，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，已成為區域水環境的重要污染源。其原因除了經濟發展不平衡、村鎮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。隨著社會經濟發展，村鎮污水處理已經在國家層面引起高度重視，環保部2010年將農村污水處理列入環境保護重點領域之一，并且在“十一?五”農村環境綜合整治的基礎上，“十二?五”進一步增大投入開展農村環境連片整治。黨的十八大將生態文明建設提升到國家發展戰略高度，環保部于2013年11月11日發布了《農村生活污水處理項目建設與投資指南》，因此，突破技術瓶頸，研發和推廣適合國情的污水處理新技術，保障村鎮污水處理設施的可持續運行，已成為我國水環境保護和生態文明建設的關鍵之一。
高負荷滲濾污水處理系統全景
現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和生態處理技術兩大類。
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，需要不同專業領域技術人員共同維護。小規模的處理系統常制造成地埋式一體化設備，在我國農村污水處理中比較常用，但往往因運行能耗大、維護困難、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)，這對于大多數鄉鎮都是難以承受的經濟負擔。農村污水處理設施的規模更小，單位處理成本更高，而農村的經濟能力更弱。
生態處理技術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制，國內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噸污水采用2-3m2的濕地(有的規模更小)，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，危害周圍環境和居民生活。此外，人工濕地系統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情況下是不適用的。
生物+生態組合技術：日處理1m3污水用地面積約3m2，但其生物處理單元的運行費用和管理維護問題同樣突出。
據悉，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，研發了“高負荷地下滲濾污水處理復合技術”，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，去除污水中的有機物、氨氮等還原性物質和部分磷酸鹽，深度處理單元主要用于反硝化脫氮和深度除磷。該技術通過結構創新，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，保障系統的長期穩定運行;通過優化濾料配方提高系統的污染物去除效果;通過集成創新，實現了各處理單元之間的功能互補和協同耦合，保障污水處理效果;在此基礎上，采用間歇性進水、落干期間適量通風，避免淹水曝氣的運行模式，實現了對地下滲濾單元的高效低耗供氧。
采用高負荷地下滲濾污水處理復合技術，日處理1m3污水需土地面積1.5-2.0m2，且地表可規劃為綠地公園、休閑場地等;設備簡單，且均為間歇短時工作制設備，故障率很低，維護簡便;投資與城市污水處理廠常用的生物處理技術相近，運行能耗僅為城市污水處理廠的1/5;處理系統位于地下，且可以調節地下滲濾單元的溫度，系統運行受氣候條件影響小。因此，該技術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。該技術獲5項中國發明專利授權，2009年入選住建部“全國農村生活污水處理優秀案例”，2010年入選住建部和科技部“村鎮宜居型住宅技術推廣目錄”，并先后入選環保部2010年度和2012年度“國家鼓勵發展的環境保護技術目錄”。2008年以來采用該技術在江蘇、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，日處理污水10m3至2000m3，證明了該技術為村鎮污水處理設施可持續運行提供了技術保障。