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       傳統意義的污水處理廠是作為人類生活污水、生產廢水的污染物去除的處理工業來定義的，這種模式下，造成水質污染的各種因子都被作為污染因子通過不同的途徑加以去除，有些進入空氣中，有些被固定和濃縮到污泥中去做進一步的處置。污水廠是作為一個環境治理的市政基礎設施行業，并具有公益性的環境運行企業來對待的，這種模式也使污水廠長期依賴居民的使用者付費和各地政府補貼的方式來進行運行。污水廠沒有明確的收入來源，也很難形成健康的經濟鏈條，這種局面很大程度上制約了污水廠的良性發展。
 
　　聯合國對可持續發展的定義是：既滿足當代人的需求，又不損害子孫后代的需求的發展。在聯合國發布的《2030年可持續發展議程》核心內容所闡述的17個可持續發展目標，包括清潔水和衛生設施、可負擔的清潔能源、工業、創新和基礎設施、可持續城市和社區、負責任的消費和生產、氣候行動、水下生物和陸地生物等。同樣在世界各國的政府部門，全球性的協作組織、科學研究人員都逐步意識到污水處理過程中的污染物其實是各種類型的資源，包括處理完后的污水都是可重復利用的水資源，為此世界各地的污水廠都在不斷地研究開發污水廠的資源化進程。其中比較前沿的一些方向主要有以下幾個方面：
 
　　一、營養物質的回收。
 
　　污水廠對營養物質(氮、磷)的去除需要投入精細復雜的管理，額外的藥耗等，這些措施大大增加了污水廠的運行管理難度和成本，也是污水廠運行中超標排放的主要因子。但是通過工藝過程去除的營養物質，其實是寶貴的資源，比如污水廠使用生物和化學工藝聯合去除的磷，是農業中促進農作物快速生長的化肥，但是由于在污水廠中，并沒有采取針對性的磷的回收利用工藝，使污水中的磷沉淀到污水廠的泥餅中，和各種污染物混雜在一起，導致磷的回收困難，污水中的磷大量的流向垃圾填埋場和其他的污泥處置場所去。世界各地的科技工作者開發了多項污水中磷的回收技術，包括鳥糞石沉淀、污泥焚燒灰燼中磷酸鹽的回收、單質金屬的磷酸鹽沉淀回收等，這些技術都開始向工業應用轉化，并逐步在多家污水廠開始實施，使污水廠中營養元素得到了回收，原來的廢棄污染物成為可回收利用的礦產資源。
 
　　二、溫室氣體的減少和捕捉。
 
　　污水廠作為溫室氣體的排放大戶的觀點已經被人們所接受，由于污水廠承擔著對人類生產生活中產生的廢棄有機物的降解作用，通過采用的好氧曝氣的方式，在微生物的作用下氧化有機物轉化成CH4和CO2釋放到空氣中，降低了水體內的有機物污染，但是增加了大氣中的溫室氣體含量。對于這種排放，相對應的研究也在開展，比如對預處理段進行改良，增加厭氧處理等方式快速降解有機物轉變為CH4，并實施捕捉，這種方式可以減少進入好氧段的有機物數量，降低溫室氣體的排放量；通過強化的預處理方式，將大部分污染物濃縮在預處理的污泥中，使污水廠的污泥中的有機物含量增加，再通過厭氧消化的方式把這些有機物可控的收集捕捉起來并加以利用，可以降低溫室氣體的不可控排放。
 
　　三、通過優化而不是升級改善污水廠運行
 
　　污水廠建設多年以后，面臨進水濃度值和設計濃度值相差較大，出水水質標準隨著各地政府的要求而發生變化，設施設備老舊磨損不再具備相應的工藝功能，這樣的情況下，污水廠采用升級擴建甚至新建的方式來改善運行，這種模式勢必消耗大量的資金和能源等。污水廠現有的管理水平低下，多數污水廠技術投入不足，粗放型的管理造成污水廠運行狀況較差。對廠內工藝進行優化，真正發揮工藝本身的運行特點，建設以保障微生物生存環境為核心的管理體系，這樣對污水廠的可持續發展和資源成本支出的控制都有很大的改善，而不是簡單的用資金解決問題。
 
　　四、污泥的資源化利用
 
　　污水廠絕大部分污染物都被固定和濃縮到污水廠的污泥中去，這些污染物從另一個角度看是資源，對污泥中的資源積極的開發利用，是未來污水廠資源化轉型的重要途徑，磷的回收利用前面已經提到過，別的元素也可以在污泥的資源化利用過程中進行，污泥中含有大量的金屬元素，可以通過各種金屬回收方式來獲得。各地區的污水中會含有各地土壤中含量較高的一些金屬元素，在歐盟CRM列出的21種金屬和準金屬成分中，一些污水廠的污泥中甚至發現約15種元素的含量大于10mg/kg。研究污水污泥中元素含量的來源和可持續性應該是未來研究的主題。在一些國家的污水廠污泥中各類金屬的含量為：金(1.1 毫克/千克干重)、鋁(19,272.9毫克/千克干重)、鎂(6677.6 毫克/千克干重)、鈦(1730.9 毫克/千克干重)、鎵(20.9 毫克/千克干重)和砷(16.6毫克/千克干重)。這樣的含量表明每年在污泥干重中埋藏著數十萬種關鍵戰略金屬、數十公斤貴重黃金和數百公斤白銀，這些數據表明污水廠的脫水污泥的儲存場地或者污泥填埋場在未來可能會成為關鍵的、戰略的和貴重元素的寶貴替代來源。
 
　　五、再生水資源
 
　　污水廠處理后的水質與地表水的標準仍有很大的差距，一定要以地表水的要求來約束污水廠會造成污水處理過程中資金和資源的極大程度投入，而對處理后的環境低標準水有目的性回用，會減少污水廠的處理過程的過度投入，并形成良好的水資源循環利用經濟鏈。通過污水處理后的可利用水資源的回收是更可持續地管理水資源和解決水資源短缺問題的一種手段。污水再生回用的優勢得到了廣泛認可。在面臨水資源短缺的地區，這種再生水是一種至關重要的資源，可以擴大可用水資源供應，優化利用，并促進企業、行業和社區之間的共生關系。城市的道邊綠植、園林等綠化可以完全使用污水廠再生水進行替代，減少清潔水的使用；一些耗水大用戶的工業企業，應完全使用污水廠的再生水，如果需要可以在使用前進行針對性的企業工業用水標準的處理，這樣可以降低對水資源的過度開采；農業農村污水應結合農業灌溉特點，嚴控衛生標準，提高氮磷含量，保持營養成分，就近回灌農田，縮短水處理循環流程，降低污水處理難度和投入。
 
　　污水廠的資源化進程仍有很多路要走，對于政策制定者和城市管理者，以及污水處理從業者來說，觀念的扭轉至關重要，這其中有大量艱巨的工作要去完成，未來的污水廠不是污染物的消減工廠，而是資源產出工廠，這才能實現污水處理行業的良性發展。