1.厭氧沼氣池
厭氧沼氣池是一種地埋式生態污水處理技術，該技術符合北方“四位一體”的循環農業發展模式，也符合習近平指出的“以沼氣和生物天然氣為主要處理方向，解決畜禽養殖場糞污處理和資源化問題”這一方向。該技術是指在一定條件下，微生物將沼氣池內廚房污水、廁所污水、禽畜糞便、秸稈、青草等原料經過厭氧發酵產生一種發電家用的可燃性清潔氣體（沼氣），其中產生的沼液和沼渣可以充當農肥。厭氧沼氣池具有低投資、高效率、操作簡單、綠色發展、循環利用等優點，其COD去除率可達85%以上，BOD5去除率可達90%以上[3]。在北方農村地區，村民夏季利用沼氣做飯，冬季利用沼氣代替大量散煤來自行供暖。此舉既綠色節能，又很大程度上緩解了北方嚴重的灰霾天氣。截止2010年底，我國生活污水沼氣池建設數量已經超過了19萬座，且還以每年30%的增長率持續增加，是我國農村地區應用廣泛的分散式污水處理技術之一[3]。
2.潛流式人工濕地
人工濕地分為表面流人工濕地、潛流式人工濕地，其中潛流式人工濕地又分為水平式和垂直式。潛流式人工濕地主要是由濕地主體、防滲層、布水裝置、收集裝置四部分組成[4]，由于人工濕地主要通過植物根系吸收、微生物降解、濾料截留等方法去除污染物，凈化水質，其中微生物降解起主要作用。好氧微生物將大部分物質轉化成二氧化碳和水，厭氧微生物將部分物質轉化成二氧化碳和甲烷，硝化細菌將鹽硝化，反硝化細菌將硝態氮轉化為氮氣。人工濕地具有投資費用低、處理效果好、占地面積大、操作簡單、系統保溫效果好，處理效果受氣候、季節的影響較小[4]等優點，我國北方地區有豐富的土地資源，利用這些貧瘠的土地進行人工改造濕地系統，污水得到了處理的同時，生態得到了改善。為防止北方地區冬季氣溫下降很低，植物易枯死，微生物分解速率緩慢問題，可以采取種植夾竹桃、女貞等可以安全越冬的木本植物代替蘆葦、香蒲等草本植物或采取保溫措施，常見的保溫包括覆蓋冰雪、稻草、麥稈、PVC透氣薄膜等[5]。嚴弋等人研究潛流式人工濕地在我國干旱區的試運行一文中以烏魯木齊平西梁村的污水為濕地處理系統處理對象進行研究，結果表明：當水力停留時間為10天，連續進水，潛流式人工濕地運行了12個月，其COD、BOD5、NH3-N、總磷的平均去除率分別是：78.3%，61%，46.4%，66.2%，達到了城鎮污水處理二級標準[6]。
3.地下土壤滲濾
地下土壤滲濾技術起源于日本，是一種人工強化的污水生態處理技術[7]，通過布水系統有控制的、間歇式將預處理后的污水投放到距地表約30-50cm深的土壤，污水經過土壤—微生物—植物系統的物理、化學、生物作用后達到污水凈化效果，其中土壤的理化性能決定著污水處理效果的好壞。標準的地下土壤滲濾系統是通過在地表種植野牛草、早熟禾、馬尼拉等植物，并在距地表約30cm處安放布水管，布水管周圍填滿礫石，礫石層下方鋪設20cm厚砂層，污水流經礫石層與砂層后，在毛細管作用下緩慢向四周土壤擴散，在好氧與厭氧交替狀態下，大多數的物質被吸附、過濾、降解。地下土壤滲濾系統構造簡單、經濟適用，高效節能，實現了分散式污水的處理，是一種污水處理與生態綠化相結合的生態技術，其出水水質可以達到國家污水處理二級標準。我國北方地區雖然干旱少雨，冬季氣溫偏低，但并不影響地下滲濾系統對污染物的降解率。田寧寧等人應用土壤毛細管滲濾處理某小區生活污水時，研究表明出水CODCr去除率>80%，BOD5、NH3-N、TP三者去除率都>90%，且當冬季氣溫低到-13.5℃時，系統的出水效果基本沒有發生變化[7]。中科院沈陽研究表明，在我國北方利用地下土壤滲濾法處理生活污水不僅可行而且可以作為中水進行回用[8]。
4.蚯蚓生態濾池
蚯蚓生態濾池是指在生物濾池的基礎上引入蚯蚓，利用蚯蚓的生態學功能來改進土壤通透性，提高物質降解程度的一種污水生態處理技術。當蚯蚓在濾層中穿梭覓食，將物質轉化成自身或其他微生物易于利用的營養物質[9]時，增加了濾層的通氣性和透水性，提高污染物降解率，進一步阻止了濾料堵塞。系統進水采用穿孔管間歇式布水，干濕交替。濾池填料一般分三層，上層是土壤層，由物質含量高的田園土和鋸末摻混而成，土壤上種植蘆葦、柳樹等根系發達的植物，中間層是稻殼，谷殼，泥炭類等物質，底層為粗、細石英砂、碎石、鵝卵石。李軍狀等人曾在現場試驗研究蚯蚓生態濾池處理太湖附近村民生活污水時發現，干濕比為1：3，表面水力負荷為1m3/(m2.d)時，出水效果能達到城鎮污水處理一級標準，證明了該技術應用于農村污水處理中的可行性和高效性[10]，郭飛宏等人研究三級蚯蚓生態濾池處理生活污水結果表明，不同季節的出水水質均能達到城鎮污水處理一級A類標準[11]。蚯蚓生態濾池技術具有造價低，運行管理簡單方便，技術要求低，去除物質效率高，可實現污水、污泥的同步處理[12]等優點，故適宜經濟發展緩慢，管網配套不完善，四季溫差大的北方地區處理農村污水。
5.高效藻類塘
高效藻類塘是在傳統穩定塘的基礎上進行改進、發展起來的一項污水處理技術，利用藻類的大量繁殖來形成菌—藻共生系統來處理污水。該工藝除了保留傳統穩定塘的特點，還增加了生物種類、縮短了水力停留時間、增加了氮磷去除率。高效藻類塘機理是藻類利用空氣中或細菌分解物過程中產生的CO2等物質作為原料、氨氮作為氮源、磷酸鹽作為磷源，在細胞葉綠素中進行光合作用，制造物質[13]繁殖個體，釋放出O2。細菌利用藻類產生的大量氧氣來氧化分解污水中物質。氮磷的去除主要通過大量藻類同化吸收的直接作用和藻類繁殖時引起塘內pH升高，氨氮氣體揮發，磷酸沉淀鈣、鎂的間接作用[14]。為防止出水中藻類過量，一般其后接水生生物塘，塘內種植蘆葦、水花生、浮萍等水生植物來抑制藻類增長，降解部分氮磷。高效藻類塘具有投資省、維護管理簡單、效率好、綠色生態等優點，非常適合于經濟相對落后、缺乏環保人員的農村地區生活污水的處理[15]。孫偉麗等人在高效藻類塘處理北方農村模擬生活污水實驗中研究表明：在曝氣條件下，五個星期對COD的平均去除率也在80%以上，可達87.77%，其中COD和氨氮效果基本都能達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，對總磷也有一定的去除效果。
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