現代城市污水處理，包含眾多的污水處理工藝和設備，按照處理程度劃分，可分為一級物理處理、一級強化處理、二級生物處理、三級處理和污泥處理。

一、一級物理處理

利用物理作用分離污水中呈懸浮狀態的固體物質。主要污水處理設備有格柵、破碎機、沉砂池、沉淀池等。經過一級處理后的污水，BOD的去除率一般為20%-30%左右，SS降低50%左右。

二、一級強化處理

一級強化處理也成為化學處理或者物理化學處理，利用化學反應的作用分離污水中各種形態的污染物。

1.水解工藝

水解池全稱為水解升流式污泥床反應器。在廢水生物處理中，水解指的是有機物進入細胞前，在胞外進行的生物化學反應。這一階段zui為典型的特征是生物反應的場所發生在細胞外，微生物通過釋放胞外自由酶或連接在細胞外壁上的固定酶來完成生物催化氧化反應(主要包括大分子物質的斷鏈和水溶)。

從原理上講，水解(酸化)是厭氧消化過程的*、二兩個階段，但水解(酸化)工藝和厭氧消化追求的目標不同，因此是截然不同的處理方法。水解(酸化)系統中的的目的主要是將原水中的非溶解態有機物轉變為溶解態有機物，特別是工業廢水處理，主要是將其中難生物降解物質轉變為易生物降解物質，提高廢水的可生化性，以利于后續的好氧生物處理。考慮到后續好氧處理的能耗問題，水解(酸化)主要用于低濃度難降解廢水的預處理。

2.化學一級強化處理

化學一級強化處理使用廉價混凝劑，使BOD、COD去除達50%以上，SS去除達80%以上。一般當采用無機混凝劑與PAM復配時，藥劑用量明顯降低。有機絮凝劑存在zui投藥量，而且對COD的去除強化效果優于無機混凝劑。當采用兩種藥品時先投加一種，1min后再投加第二種。

3.預曝氣一級強化處理

污水進行預曝氣，促進懸浮物互相碰撞絮凝，改善懸浮物的沉降性能。研究表明，如果在污水預曝氣時加入適量的剩余污泥，即進行生物絮凝曝氣，再zui曝氣時間下，可提高SS去除率至80%，BOD去除率至30%。

三、二級生物處理

二級生物處理是在人為造成的厭氧、兼氧、好氧環境中，利用微生物的新陳代謝作用，對污水中的污染物質進行轉化和穩定化處理。因其處理污水的費用低廉，運行管理方便，這種工藝已經廣泛作為城市污水處理的主工藝。

在當前的污水處理技術領域，生物處理主要可分為以下幾種：活性污泥法、生物膜法、污水的自然生物處理。

(一)活性污泥法

當今城市污水處理主要采用的是活性污泥法、它具有處理效果好、出水水質穩定、運行經驗豐富等優點。如A/O工藝(包括A/O、A2/O工藝)、氧化溝工藝(包括Orbal氧化溝、Carrousel氧化溝以及三溝氧化溝)、SBR工藝等。

活性污泥法是利用懸浮生長的微生物絮體處理有機廢水的方法。生物絮體活性污泥包括細菌、真菌、原生動物和后生動物及其代謝和吸附的有機物、無機物，具有降解有機污染物的能力。一般來說活性污泥凈化污水主要分為以下幾個過程：

(1)吸附 廢水與活性污泥微生物接觸后，形成懸浮混合液，廢水中的污染物被比表面積以及表面含有多糖類黏性物質的微生物吸附或粘連。呈膠狀的大分子有機物被水解酶分解為小分子物質。這些小分子與溶解性有機物在透膜酶的作用下或濃度差的作用下選擇性滲透進入細胞體內。微生物的初期吸附過程十分迅速，一般約為10-30min左右，該過程BOD可降低80%左右。

(2)微生物的代謝 污染物進入細胞體內之后，有機微生物的代謝左右，一部分的有機物經中間產物后轉化為CO2和H2O，另一部分則轉化為細胞中的有機體，成為微生物的一部分。

(3)凝聚與沉淀 絮凝體是活性污泥的基本結構，水中能形成絮凝體的微生物有很多，由于他們的凝聚性能可形成菌膠團。菌膠團對于廢水中微生物的去除具有重要的意義。

(二)生物膜法

活性污泥法也存在高、占地大、能耗大、運行費用高等缺點。近年來，生物膜法得到快速的發展，由于其具有以下優勢而能夠部分取代活性污泥法：

(1)微生物多樣化 生物膜工藝適于微生物生長，不會產生污泥膨脹，無需污泥回流，方便管理;

(2)微生物量多 單位體積內的微生物量可高達活性污泥法的5-20倍;

(3)能生長硝化菌;

(4)對水質、水量的變動有較強的適應性，低溫下也能保持良好的變化功能;

(5)易于固液分離，污泥產量少;

(6)能夠處理低濃度廢水，活性污泥法在處理低濃度廢水時由于營養不足使得處理水質低下;

(7)動力費用低，占地面積小。

(三)污水的自然生物處理

污水自然處理主要是依靠自然的凈化能力進行污水處理的方法。污水自然處理必須考慮對周圍環境以及水體的影響，不能降低周圍環境的質量。污水的自然主要主要有：好氧穩定塘、兼性穩定塘、厭氧穩定塘、曝氣穩定塘等。

在穩定塘塘水中存活并對污水起凈化作用的生物有：細菌、藻類、微型動物(原生動物與后生動物)、水生植物及其他水生動物。