Việc đô thị hóa nhanh chóng và công nghiệp hóa xã hội hiện đại đã dẫn đến ô nhiễm nước nghiêm trọng, đe dọa cả sức khỏe con người và môi trường. Khi tài nguyên nước ngọt toàn cầu ngày càng khan hiếm, xử lý nước thải đã nổi lên như một giải pháp quan trọng để giảm bớt cuộc khủng hoảng này. Bằng cách biến nước bị ô nhiễm thành tài nguyên có thể tái sử dụng, các nhà máy xử lý đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo nguồn cung cấp nước bền vững và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Điều trị vật lý, giai đoạn ban đầu của xử lý nước thải, liên quan đến các quá trình cơ học để loại bỏ các hạt rắn lớn và vật chất lơ lửng. Các kỹ thuật như sàng lọc, lắng và lọc được sử dụng để tách các mảnh vụn từ chất rắn thô đến các hạt mịn. Màn hình và bộ lọc chụp các vật nổi như túi nhựa và cành cây, trong khi bể lắng do trọng lực điều khiển cho phép các hạt nặng hơn chìm xuống đáy. Bước này làm giảm đáng kể tải trọng sinh học và hóa học của nước thải, chuẩn bị cho việc xử lý thêm. Điều trị theo phương pháp sau để giải quyết các tạp chất hòa tan và keo chống phân tách vật lý. Các tác nhân hóa học được giới thiệu để thay đổi thành phần của nước thải, trung hòa độ pH, đông máu các hạt keo và khử trùng nước thông qua các quá trình như clo. Các quá trình oxy hóa tiên tiến sử dụng ozone hoặc hydro peroxide có thể phá vỡ các hợp chất hữu cơ tái tính, trong khi các phương pháp kết tủa loại bỏ các kim loại nặng và các chất gây ô nhiễm vô cơ khác. Những phản ứng này biến đổi các chất có hại thành các dạng vô hại hoặc có thể phục hồi, tăng cường khả năng phân hủy sinh học của nước thải. Điều trị sinh học khai thác khả năng trao đổi chất của vi sinh vật để làm suy giảm các chất gây ô nhiễm hữu cơ. Các quá trình bùn hoạt tính, ví dụ, nuôi cấy vi khuẩn hiếu khí và động vật nguyên sinh chuyển đổi chất hữu cơ hòa tan thành carbon dioxide và nước. Trong các bộ lọc nhỏ giọt, nước thải bị lừa trên một môi trường sinh học nơi màng vi sinh vật phân hủy các chất gây ô nhiễm. Tiêu hóa kỵ khí, thường được sử dụng để xử lý bùn, phá vỡ chất hữu cơ trong trường hợp không có oxy, tạo ra khí sinh học như một sản phẩm phụ. Các hệ thống sinh học này loại bỏ hiệu quả tới 90% các chất gây ô nhiễm hữu cơ, khiến nước phù hợp để tái sử dụng hoặc xả. Bản chất nhiều mặt của xử lý nước thải là điều cần thiết để giảm thiểu tác động của ô nhiễm nước. Bằng cách kết hợp các quá trình vật lý, hóa học và sinh học, các nhà máy xử lý không chỉ bảo vệ các vùng nước khỏi ô nhiễm mà còn phục hồi các tài nguyên có giá trị. Nước sạch kết quả có thể được giới thiệu lại một cách an toàn vào các hệ thống tự nhiên hoặc được sử dụng lại cho việc sử dụng công nghiệp và nông nghiệp, góp phần vào nền kinh tế nước tròn. Khi khan hiếm nước và ô nhiễm tiếp tục thách thức tính bền vững toàn cầu, các công nghệ xử lý nước thải tiên tiến sẽ vẫn là nền tảng của quản lý môi trường và sức khỏe cộng đồng.
