自古以来，人类的生存与「水」关系密切。在人体内进行的生化反应中，水是主要介质，水也是新陈代谢反应的参与者，因此可以说有水才有生命。地球上大部分面积都被海水覆盖，大自然界有水的循环系统：海水蒸发到大气中冷却为云及雨，雨水降到地面供人类及万物使用，人类社会生活、农业或工业使用后的污水经污水处理后又回到河川或海洋。

近年来，温室效应所造成的极端气候，使得水循环系统骤变，频频出现极端的水灾和旱灾，水资源供需严重失衡。强降雨发生次数增加，台风豪雨后自来水原水浊度飙升。人口大幅增加，也使得全世界水资源的分配变得越来越重要。

联合国粮食与农业组织也指出：日常饮水、工业发展及农业使用都需要的淡水资源，未来将面临严重不足。因此，如何善用污水处理技术解决水资源匮乏问题，已成为21世纪最重要的议题之一。
科学的污水处理技术解决水资源匮乏
有鉴于此，世界各国目前纷纷投入资源于污水处理技术科技的研发，例如以色列发展先进的海水淡化技术，建立高再用率的污水处理循环系统供农业灌溉等使用。新加坡也积极开发各种新水源，包括海水淡化及新生水利用等，新生水技术是把生活和工业污水经过三层处理（滤杂质、逆渗透、紫外线消毒）后产生的净化水。

当未来污水处理技术达标的排放水成为重要的水资源之一时，就要建立藉由科技让「一滴水至少使用两次」的水再生利用观念。「水再生利用」是把生活污水、雨水贮留利用、农业灌溉回归水、海水、工业污水等处理后的水再生利用。2017年联合国「世界水资源日」（每年3月22日）的主题是「废水」，强调废水回收再利用，认为是因应气候变迁下缺水危机的有效手段。

污水处理技术的演进
以上所谈的水科技，严格来说，应该是污水处理技术。污水处理技术可分为饮用水处理及非饮用水处理，自来水处理就属于饮用水处理，不是本文所谈的重点，其他的都属于非饮用水处理，范围相当广。非饮用水处理的科技包括民生污水和工业污水的处理技术，以及污水再生处理利用技术。

以往废、污水处理技术大都只考量污水中污染物的去除，注重污水处理后排放水水质，以能达到污水处理技术规定指数的放流水标准为主要诉求。这些污水处理技术注重有效处理程序的建立，相关设备与材料的有效利用。

当水回收再利用及工业污水处理技术中有用物质回收循环受重视时，依传统污水处理后的可排放水仍需去除或回收残留的微量有机物及无机物，这时污水处理场将蜕变成为水与物质回收循环的厂区。这就牵涉到更多分子层次的化学与化工技术，需针对不同的污水处理水质应用及物质回收要求，使用不同的污水处理材料与工艺设备的水回收再利用技术，这些不仅是环工也是化学与化工的范畴，是一种需要高度整合的跨领域的污水处理技术。
全方位的污水处理技术概况
污水处理污水的科技研发，在污水处理相关技术与应用发展中，着重于最复杂的工业污水处理，从早期辅导传统产业进行工业污水处理，到现在协助高科技产业厂内污水处理技术及节水规划。因应客观形势的变化与未来需要，也积极建立水回收再利用及资源回收技术。

由于研发人员拥有完整污水处理模块与系统的设计技术能力，以及多年的污水处理技术经验，因此建立了不少领先全球且已商业化的污水处理与水回收技术，在国内外产业范围涵盖电子业、面板业、石化业、化工业、食品业、纺织业、钢铁业等。

从永续经营的角度来看，工业污水处理要考虑经污水处理的排放水可回收再利用及有用物质的回收和循环利用。科技组正结合材化所所内不同性质的研究部门，积极研发与国际同步的污水处理及水回收再利用的新技术和新材料。污水处理回收再利用根据不同的目的，需要不同的污水处理程序单元。科技组也协助国内厂商针对所要进行污水处理的水质与水量，从污水处理回收的观点，重新评估改善既有的工厂工业污水处理单元或整合所需的处理单元，建立有用、有效率的工业污水处理系统。
创新的污水处理技术简述
工业污水处理技术包括生物处理及物化处理。这些年来，工研院研发出不少已实厂化的创新污水处理技术，如厌氧性生物处理的「上流式厌气污泥床」污水处理技术、厌气流体化床生物污水处理技术、结合薄膜分离与生物反应两项技术的膜分离生物反应器污水处理技术，以及多孔性生物担体污水处理技术。物化污水处理技术则有可处理含氟、砷等无机废水的「流体化床结晶污水处理技术」，应用于污水回收再利用的「倒极式电透析脱盐污水处理技术」等。

目前国内可生化污水处理工艺技术正被各企业大范围的投入使用中，但目前各大生化污水处理工艺技术都有着不同的技术处理缺点。如污泥稳定性差，COD、BOD、氨氮和总氮去除率低等，像工业电镀污水及垃圾场污水等一些水质复杂的污水更是加大了污水处理工艺的技术处理难度。