1、一級處理

主要去除污水中呈懸浮狀態的固體污染物質，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經過一級處理的污水，BOD一般可去除30%左右，達不到排放標準。一級處理屬于二級處理的預處理。

2、二級處理

主要去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物質（BOD，COD物質），去除率可達90%以上，使有機污染物達到排放標準，懸浮物去除率達95%出水效果好。

3、三級處理

進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠導致水體富營養化的可溶性無機物等。主要方法有生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法等。

污水進入廠區先通過①截流井（讓廠能處理的污水進入廠區進行處理）進入②粗格柵（打撈較大的渣滓），再依次通過③污水泵（提升污水的高度）、④細格柵（打撈較小的渣滓）、⑤沉沙池（以重力分離為基礎，將污水的比重較大的無機顆粒沉淀并排除）、⑥生化池（采用活性污泥法去除污水里的BOD5、SS和以各種形式的氮或磷），進入⑦終沉池（排除剩余污泥和回流污泥）和⑧D型濾池（進一步減少SS，使出水達到一級標準），再進入紫外線⑨消毒（殺滅水中的大腸桿菌）后，⑩完成出水。

污水處理廠現在采用的工藝大多是氧化溝工藝。氧化溝主要針對生活污水，適當的有些工業廢水也可，但對于工業廢水超過一半的水質來說，它幾乎無效。

氧化溝工藝又分為多種。

卡羅賽氧化溝工藝是一種多溝串聯系統。目前全球已有500多座卡羅賽氧化溝。它對BOD5的去除率高達95%——99%，脫氮率為90%，磷的去除率為50%。

工藝更為復雜全面的是奧貝爾氧化溝。大部分城市皆為奧貝爾氧化溝工藝。它的特點是依靠三溝工作狀態的轉換，省去污泥回流，節省了電耗和基建費用。

開發基建投資低、能耗低、運行維護費用低的污水處理工藝，一直是人們的追求。SBR工藝，又叫序批式活性污泥工藝，由于省去獨立的二沉池系統，布置緊湊且基建和運行費用低，而且處理效果好，尤其是具有好的脫氮除磷功能，現在也越來越受到重視，隨之計算機和自動控制技術的發展，SBR工藝成功地應用于城市污水和各種工業廢水的處理。它的運行原理和傳統的活性污泥工藝完全一致，只是運行方式不同。

氧化溝工藝只是去除了水里的大部分污染物。直觀的感覺就是，原來的黑濁的污水變清了。如果想進一步的利用，那么還得經過幾道工序。

首先是過濾，濾掉水里殘留的懸浮物質，然后便是沉淀后殺菌了。以前有加氯殺菌，但加氯具有操作的難度，而且容易出事故，所以污水處理廠大多不采用。有加二氧化氯的，這是固體，成本比加氯略高。也有采用臭氧殺菌，但也是不易控制，不大安全。現在大多采用紫外線殺菌。這個安全，雖然費用高些，且紫外線殺菌有弊端，它只是把水里的大腸菌殺昏殺暈，半小時后可能大多會蘇醒過來。但是檢查一般是在出水口3米之內，所以采用這個辦法的較多。

經過后幾道工序，水就可以用作工業的冷卻水，綠化水等非飲用的地方。北方大多用在電廠，作冷卻水，還有灌入綠化灑水車，噴到城市的綠地和道路上。

在處理污水的同時，還會產生大量的污泥。尤其是北方的城市，污水里的污泥量很大。這些污泥如果處理不好，那就是污水處理廠的污染物了。現在污水處理廠將污泥濃縮后，主要是衛生填埋或生產有機化肥。