Οι σύγχρονες τεχνικές επεξεργασίας λυμάτων συνήθως περιλαμβάνουν τη χρήση προηγμένων τεχνολογιών και διαδικασιών για τη διαχείριση και την επεξεργασία των λυμάτων με αποδοτικό και βιώσιμο τρόπο. Ο στόχος αυτών των διεργασιών είναι η απομάκρυνση των ρύπων από τα λύματα, η παραγωγή καθαρών και ασφαλών υποπροϊόντων, και η ανάκτηση πολύτιμων πόρων, όπως θρεπτικά συστατικά και ενέργεια, από τα λύματα.

• Οι μικροβιακές κυψέλες καυσίμου (MFCs) είναι διατάξεις που χρησιμοποιούν μικροοργανισμούς για την παραγωγή ηλεκτρισμού από την οργανική ύλη που περιέχεται στα λύματα. Οι MFCs λειτουργούν οξειδώνοντας την οργανική ύλη στα λύματα και μεταφέροντας τα ηλεκτρόνια που παράγονται κατά την οξείδωση στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου, όπου παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα.

• Η θερμική υδρόλυση είναι μια διεργασία προεπεξεργασίας που χρησιμοποιείται σε μονάδες επεξεργασίας λυμάτων για τη βελτίωση της απόδοσης της εγκατάστασης, κυρίως στην περίπτωση που πραγματοποιείται η αναερόβια χώνευση. Περιλαμβάνει τη θέρμανση της ιλύος λυμάτων σε υψηλές θερμοκρασίες (γύρω στους 160°C) ασκώντας ισχυρή πίεση σε όξινο περιβάλλον, που έχει ως αποτέλεσμα την υδρόλυση της ιλύος σε μικρότερες, ευκολότερα βιοδιασπώμενες ενώσεις.

• Οι βιοαντιδραστήρες μεμβράνης (Membrane Bioreactors – MBR’s) χρησιμοποιούν μεμβράνες μικροδιήθησης ή υπερδιήθησης για να διαχωρίσουν τους μικροοργανισμούς και τα αιωρούμενα στερεά από τα επεξεργασμένα λύματα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία μιας καλύτερης ποιότητας εκροής σε σύγκριση με τις παραδοσιακές βιολογικές μεθόδους επεξεργασίας, καθώς οι μεμβράνες μπορούν να απομακρύνουν μικρότερα σωματίδια και παθογόνα. Οι MBR’s μπορούν επίσης να καταλάβουν λιγότερο χώρο σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους επεξεργασίας λυμάτων, καθιστώντας τες μια καλή επιλογή για περιοχές με περιορισμένη εδαφική διαθεσιμότητα.

• Η ηλιακή φωτοκατάλυση (solar photocatalysis) είναι μια τεχνολογία για την επεξεργασία λυμάτων που χρησιμοποιεί ηλιακή ενέργεια και φωτοκαταλύτες για την καταστροφή ρύπων στα λύματα. Οι φωτοκαταλύτες είναι ενώσεις που ενεργοποιούνται από το φως και διευκολύνουν τις χημικές αντιδράσεις. Όταν εκτίθενται στο φως, οι φωτοκαταλύτες παράγουν αντιδραστικά στοιχεία που μπορούν να οξειδώσουν και να διασπάσουν ρύπους στα λύματα. Θεωρείται πράσινη και βιώσιμη τεχνολογία, καθώς χρησιμοποιεί ανανεώσιμη ηλιακή ενέργεια αντί χημικής ενέργειας, και μπορεί να πραγματοποιηθεί χωρίς την προσθήκη χημικών ουσιών, καθιστώντας την φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση στις παραδοσιακές μεθόδους επεξεργασίας λυμάτων.

• Υγρότοποι - Οι κατασκευασμένοι υγρότοποι είναι ανθρωπογενή συστήματα που χρησιμοποιούν βακτήρια, φυτά και άλλους οργανισμούς για να απομακρύνουν ρύπους από τα λύματα. Συχνά χρησιμοποιούνται ως εναλλακτική λύση χαμηλού κόστους σε σχέση με τις παραδοσιακές μεθόδους επεξεργασίας λυμάτων και μπορούν επίσης να παρέχουν βιότοπο για την άγρια ζωή, όπως και χώρο αναψυχής.

• Προηγμένες διεργασίες οξείδωσης (AOPs) - Οι AOPs χρησιμοποιούν ισχυρούς οξειδωτικούς παράγοντες, όπως όζον ή υπεροξείδιο του υδρογόνου, για να διασπάσουν ένα ευρύ φάσμα ρύπων στα λύματα, συμπεριλαμβανομένων παθογόνων, φαρμακευτικών προϊόντων και προϊόντων προσωπικής φροντίδας. Χρησιμοποιούνται συχνά ως τριτοβάθμια επεξεργασία για την περαιτέρω βελτίωση της ποιότητας των επεξεργασμένων λυμάτων πριν από την απόρριψη ή την επαναχρησιμοποίηση.

• Αναερόβια χώνευση - Αυτή η βιολογική διεργασία συμβαίνει απουσία οξυγόνου και χρησιμοποιεί μικροοργανισμούς που διασπούν την οργανική ύλη στα λύματα για την παραγωγή βιοαερίου, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή ανανεώσιμης ενέργειας. Η αναερόβια χώνευση μπορεί επίσης να μειώσει τον όγκο των στερεών που παράγονται κατά την επεξεργασία λυμάτων.

• Ανακύκλωση και επαναχρησιμοποίηση - Η ανακύκλωση και η επαναχρησιμοποίηση των επεξεργασμένων λυμάτων για μη πόσιμους σκοπούς, όπως η άρδευση ή οι βιομηχανικές διεργασίες, μπορούν να βοηθήσουν στη διατήρηση των υδάτινων πόρων και τη μείωση της ζήτησης γλυκού νερού. Τα συστήματα ανακύκλωσης και επαναχρησιμοποίησης συνήθως περιλαμβάνουν πρόσθετα στάδια επεξεργασίας για να εξασφαλιστεί ότι το νερό πληροί τις ειδικές απαιτήσεις ποιότητας για την προβλεπόμενη χρήση.

Συνολικά, οι σύγχρονες τεχνικές επεξεργασίας λυμάτων παρέχουν μια πιο βιώσιμη και αποτελεσματική προσέγγιση για την επεξεργασία και τη διαχείριση των λυμάτων. Η επιλογή της τεχνολογίας επεξεργασίας εξαρτάται από τον τύπο, την παροχή και τα χαρακτηριστικά των λυμάτων, το επιθυμητό επίπεδο επεξεργασίας και τα επιθυμητά αποτελέσματα, όπως η ανάκτηση πόρων ή η παραγωγή ενέργειας. Σαφώς σε πολλές περιπτώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν συνδυαστικά.

Modern wastewater treatment techniques usually involve the use of advanced technologies and processes to manage and treat wastewater in an efficient and sustainable way. The goal of these processes is to remove pollutants from wastewater, produce clean and safe by-products, and recover valuable resources such as nutrients and energy from wastewater.

• Microbial fuel cells (MFCs) are devices that use microorganisms to generate electricity from the organic matter contained in wastewater. MFCs work by oxidizing the organic matter in the wastewater and transferring the electrons produced during oxidation to the electrode surface, where an electric current is generated.

• Thermal hydrolysis is a pre-treatment process used in wastewater treatment plants to improve plant efficiency, especially in the case of anaerobic digestion. It involves heating sewage sludge to high temperatures (around 160°C) by applying strong pressure in an acidic environment, which results in the hydrolysis of the sludge into smaller, more easily biodegradable compounds.

• Membrane Bioreactors (MBR's) use microfiltration or ultrafiltration membranes to separate microorganisms and suspended solids from the treated wastewater. This results in a better quality effluent compared to traditional biological treatment methods, as the membranes can remove smaller particles and pathogens. MBR's can also take up less space compared to conventional wastewater treatment methods, making them a good choice for areas with limited land availability.

• Solar photocatalysis is a technology for wastewater treatment that uses solar energy and photocatalysts to destroy pollutants in wastewater. Photocatalysts are light-activated compounds that facilitate chemical reactions. When exposed to light, photocatalysts produce reactive elements that can oxidise and break down pollutants in wastewater. It is considered a green and sustainable technology, as it uses renewable solar energy instead of chemical energy, and can be carried out without the addition of chemicals, making it an environmentally friendly alternative to traditional wastewater treatment methods.

• Wetlands - Constructed wetlands are man-made systems that use bacteria, plants and other organisms to remove pollutants from wastewater. They are often used as a low-cost alternative to traditional wastewater treatment methods and can also provide habitat for wildlife as well as recreational space.

• Advanced Oxidation Processes (AOPs) - AOPs use powerful oxidising agents, such as ozone or hydrogen peroxide, to break down a wide range of contaminants in wastewater, including pathogens, pharmaceuticals and personal care products. AOPs are often used as tertiary treatment to further improve the quality of treated wastewater prior to discharge or reuse.

• Anaerobic digestion - This biological process occurs in the absence of oxygen and uses microorganisms that break down the organic matter in wastewater to produce biogas, which can be used as a source of renewable energy. Anaerobic digestion can also reduce the volume of solids produced during wastewater treatment.

• Recycling and reuse - Recycling and reuse of treated wastewater for non-potable purposes, such as irrigation or industrial processes, can help conserve water resources and reduce freshwater demand. Recycling and reuse systems usually include additional treatment steps to ensure that the water meets the specific quality requirements for the intended use.

Overall, modern wastewater treatment techniques provide a more sustainable and efficient approach to wastewater treatment and management. The choice of treatment technology depends on the type, flow and characteristics of the wastewater, the desired level of treatment and the desired results, such as resource recovery or energy production. Clearly in many cases they can be used in combination.