傳統(tǒng)意義的污水處理廠是作為人類生活污水、生產(chǎn)廢水的污染物去除的處理工業(yè)來定義的，這種模式下，造成水質(zhì)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(jìn)入空氣中，有些被固定和濃縮到污泥中去做進(jìn)一步的處置。污水廠是作為一個(gè)環(huán)境治理的市政基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)，并具有公益性的環(huán)境運(yùn)行企業(yè)來對(duì)待的，這種模式也使污水廠長(zhǎng)期依賴居民的使用者付費(fèi)和各地政府補(bǔ)貼的方式來進(jìn)行運(yùn)行。污水廠沒有明確的收入來源，也很難形成健康的經(jīng)濟(jì)鏈條，這種局面很大程度上制約了污水廠的良性發(fā)展。
聯(lián)合國(guó)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的定義是：既滿足當(dāng)代人的需求，又不損害子孫后代的需求的發(fā)展。在聯(lián)合國(guó)發(fā)布的《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》核心內(nèi)容所闡述的17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，包括清潔水和衛(wèi)生設(shè)施、可負(fù)擔(dān)的清潔能源、工業(yè)、創(chuàng)新和基礎(chǔ)設(shè)施、可持續(xù)城市和社區(qū)、負(fù)責(zé)任的消費(fèi)和生產(chǎn)、氣候行動(dòng)、水下生物和陸地生物等。同樣在世界各國(guó)的政府部門，全球性的協(xié)作組織、科學(xué)研究人員都逐步意識(shí)到污水處理過程中的污染物其實(shí)是各種類型的資源，包括處理完后的污水都是可重復(fù)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(fā)污水廠的資源化進(jìn)程。其中比較前沿的一些方向主要有以下幾個(gè)方面：
一、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的回收。
污水廠對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(氮、磷)的去除需要投入精細(xì)復(fù)雜的管理，額外的藥耗等，這些措施大大增加了污水廠的運(yùn)行管理難度和成本，也是污水廠運(yùn)行中超標(biāo)排放的主要因子。但是通過工藝過程去除的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其實(shí)是寶貴的資源，比如污水廠使用生物和化學(xué)工藝聯(lián)合去除的磷，是農(nóng)業(yè)中促進(jìn)農(nóng)作物快速生長(zhǎng)的化肥，但是由于在污水廠中，并沒有采取針對(duì)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(dǎo)致磷的回收困難，污水中的磷大量的流向垃圾填埋場(chǎng)和其他的污泥處置場(chǎng)所去。世界各地的科技工作者開發(fā)了多項(xiàng)污水中磷的回收技術(shù)，包括鳥糞石沉淀、污泥焚燒灰燼中磷酸鹽的回收、單質(zhì)金屬的磷酸鹽沉淀回收等，這些技術(shù)都開始向工業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)化，并逐步在多家污水廠開始實(shí)施，使污水廠中營(yíng)養(yǎng)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(chǎn)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(diǎn)已經(jīng)被人們所接受，由于污水廠承擔(dān)著對(duì)人類生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的廢棄有機(jī)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(jī)物轉(zhuǎn)化成CH4和CO2釋放到空氣中，降低了水體內(nèi)的有機(jī)物污染，但是增加了大氣中的溫室氣體含量。對(duì)于這種排放，相對(duì)應(yīng)的研究也在開展，比如對(duì)預(yù)處理段進(jìn)行改良，增加厭氧處理等方式快速降解有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃H4，并實(shí)施捕捉，這種方式可以減少進(jìn)入好氧段的有機(jī)物數(shù)量，降低溫室氣體的排放量；通過強(qiáng)化的預(yù)處理方式，將大部分污染物濃縮在預(yù)處理的污泥中，使污水廠的污泥中的有機(jī)物含量增加，再通過厭氧消化的方式把這些有機(jī)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(yōu)化而不是升級(jí)改善污水廠運(yùn)行
污水廠建設(shè)多年以后，面臨進(jìn)水濃度值和設(shè)計(jì)濃度值相差較大，出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)隨著各地政府的要求而發(fā)生變化，設(shè)施設(shè)備老舊磨損不再具備相應(yīng)的工藝功能，這樣的情況下，污水廠采用升級(jí)擴(kuò)建甚至新建的方式來改善運(yùn)行，這種模式勢(shì)必消耗大量的資金和能源等。污水廠現(xiàn)有的管理水平低下，多數(shù)污水廠技術(shù)投入不足，粗放型的管理造成污水廠運(yùn)行狀況較差。對(duì)廠內(nèi)工藝進(jìn)行優(yōu)化，真正發(fā)揮工藝本身的運(yùn)行特點(diǎn)，建設(shè)以保障微生物生存環(huán)境為核心的管理體系，這樣對(duì)污水廠的可持續(xù)發(fā)展和資源成本支出的控制都有很大的改善，而不是簡(jiǎn)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(gè)角度看是資源，對(duì)污泥中的資源積極的開發(fā)利用，是未來污水廠資源化轉(zhuǎn)型的重要途徑，磷的回收利用前面已經(jīng)提到過，別的元素也可以在污泥的資源化利用過程中進(jìn)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(qū)的污水中會(huì)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(zhǔn)金屬成分中，一些污水廠的污泥中甚至發(fā)現(xiàn)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(xù)性應(yīng)該是未來研究的主題。在一些國(guó)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(shù)十萬種關(guān)鍵戰(zhàn)略金屬、數(shù)十公斤貴重黃金和數(shù)百公斤白銀，這些數(shù)據(jù)表明污水廠的脫水污泥的儲(chǔ)存場(chǎng)地或者污泥填埋場(chǎng)在未來可能會(huì)成為關(guān)鍵的、戰(zhàn)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(zhì)與地表水的標(biāo)準(zhǔn)仍有很大的差距，一定要以地表水的要求來約束污水廠會(huì)造成污水處理過程中資金和資源的極大程度投入，而對(duì)處理后的環(huán)境低標(biāo)準(zhǔn)水有目的性回用，會(huì)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(huán)利用經(jīng)濟(jì)鏈。通過污水處理后的可利用水資源的回收是更可持續(xù)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(yōu)勢(shì)得到了廣泛認(rèn)可。在面臨水資源短缺的地區(qū)，這種再生水是一種至關(guān)重要的資源，可以擴(kuò)大可用水資源供應(yīng)，優(yōu)化利用，并促進(jìn)企業(yè)、行業(yè)和社區(qū)之間的共生關(guān)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(jìn)行替代，減少清潔水的使用；一些耗水大用戶的工業(yè)企業(yè)，應(yīng)完全使用污水廠的再生水，如果需要可以在使用前進(jìn)行針對(duì)性的企業(yè)工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)的處理，這樣可以降低對(duì)水資源的過度開采；農(nóng)業(yè)農(nóng)村污水應(yīng)結(jié)合農(nóng)業(yè)灌溉特點(diǎn)，嚴(yán)控衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，提高氮磷含量，保持營(yíng)養(yǎng)成分，就近回灌農(nóng)田，縮短水處理循環(huán)流程，降低污水處理難度和投入。
污水廠的資源化進(jìn)程仍有很多路要走，對(duì)于政策制定者和城市管理者，以及污水處理從業(yè)者來說，觀念的扭轉(zhuǎn)至關(guān)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(chǎn)出工廠，這才能實(shí)現(xiàn)污水處理行業(yè)的良性發(fā)展。
