城市污水處理是指為改變污水性質，使其對環境水域不產生危害而采取的措施。城市污水處理一般分為三級：一級處理，系應用物理處理法去除污水中不溶解的污染物和寄生蟲卵；二級處理，系應用生物處理法將污水中各種復雜的有機物氧化降解為簡單的物質；三級處理，系應用化學沉淀法、生物化學法、物理化學法等，去除污水中的磷、氮、難降解的有機物、無機鹽等。

污水首先通過粗格柵，粗格柵是用來去除可能堵塞水泵機組及管道閥門的較粗大懸浮物，并保證后續處理設施能正常運行。 粗格柵是由一組(或多組)相平行的金屬柵條與框架組成，傾斜安裝在進水的渠道，或進水泵站集水井的進口處，以攔截污水中粗大的懸浮物及雜質。

細格柵主要用于去除污水中更細小的顆粒和懸浮物。它由一組（或多組）相平行的金屬柵條與框架組成，傾斜安裝渠道上，以連續清除流體中雜物的固液分離設備。

污水在遷移、流動和匯集過程中不可避免會混入泥砂。污水中的砂如果不預先沉降分離去除，則會影響后續處理設備的運行。最主要的是磨損機泵、堵塞管網，干擾甚至破壞生化處理工藝過程。沉砂池主要用于去除污水中粒徑大于0.2mm，密度大于2.65t/立方米的砂粒，以保護管道、閥門等設施免受磨損和阻塞。其工作原理是以重力分離為基礎，故應控制沉砂池的進水流速，使得比重大的無機顆粒下沉，而有機懸浮顆粒能夠隨水流帶走。沉砂池主要有平流沉砂池、曝氣沉砂池、旋流沉砂池等。現代設計的主要有旋流沉砂池。

調節池主要有調節水量、均衡水質和預處理三大作用。廢水在排放過程中,隨著生產狀況的變化而變化,存在水質的不均勻和水量的不穩定情況。特別當生產上出現事故或雨水特別多時,廢水的水質和水量變化更大,這種變化會造成廢水處理過程失常,降低了處理效果,而且不能充分發揮處理設備的設計負荷。為了使處理工藝正常工作,不受廢水高峰流量或高峰濃度變化的影響,要求廢水在進行處理前有一個較為穩定的水量和均勻的水質,必須進行水質和水量的調節。調節池的設置可以滿足這種需求。

水解（酸化）處理方法是厭氧處理的前期階段。有學者研究發現根據產甲烷菌與水解產酸菌生長條件的不同，將厭氧處理控制在含有大量水解細菌、酸化菌的條件下，利用水解菌、酸化菌將水中不溶性有機物水解為溶解性有機物，將難生物降解的大分子物質轉化為易生物降解的小分子物質的過程，從而改善廢水的可生化性，為后續生化處理提供良好的水質環境。

A2/O工藝（AAO工藝、AAO法），是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一個字母的簡稱（厭氧-缺氧-好氧），是一種常用的二級污水處理工藝，具有同步脫氮除磷的作用，可用于二級污水處理或三級污水處理；后續增加深度處理后，可作為中水回用，具有良好的脫氮除磷效果。

污水與回流污泥先進入厭氧池（DO<0.2mg/L）完全混合，經一定時間（1~2h）的厭氧分解，去除部分BOD，使部分含氮化合物轉化成N2（反硝化作用）而釋放，回流污泥中的聚磷微生物（聚磷菌等）釋放出磷，滿足細菌對磷的需求。然后污水流入缺氧池（DO<=0.5mg/L），池中的反硝化細菌以污水中未分解的含碳有機物為碳源，將好氧池內通過內循環回流進來的硝酸根還原為N2而釋放。接下來污水流入好氧池（DO，2-4mg/L），水中的NH3-N（氨氮）進行硝化反應生成硝酸根，同時水中的有機物氧化分解供給吸磷微生物以能量，微生物從水中吸收磷，磷進入細胞組織，富集在微生物內，經沉淀分離后以富磷污泥的形式從系統中排出。

經過生物處理后，污水進入二次沉淀池，二沉池的作用是泥水分離，使混合液澄清、污泥濃縮并將分離的污泥回流到生物處理段。其效果的好壞，直接影響出水的水質和回流污泥的濃度。因為沉淀和濃縮效果不好，出水中就會增加活性污泥懸浮物，從而增加出水的BOD 質量濃度；同時，回流污泥濃度也會降低，從而降低曝氣池中混合液濃度，影響凈化效果。

高效沉淀池工藝是依托污泥混凝、循環、斜管分離及濃縮等多種理論，通過合理的水力和結構設計，開發出的集泥水分離與污泥濃縮功能于一體的新一代沉淀工藝。該工藝特殊的反應區和澄清區設計，尤其適用于中水回用和各類廢水高標準排放領域。高效沉淀池能夠迅速去除水中的懸浮物和混濁物質，提高水的透明度和純度。其沉淀效率是普通沉淀池的8～10倍。通過添加除磷劑、助凝劑、活性污泥同流的聯合應用以及合理的機械混凝手段，使出水水質穩定。同時高效沉淀池可節約10%-30%的藥劑投加量。

是使臭氧氣體擴散到處理水中并使之與水全面接觸和完成反應處理，提供臭氧溶解于水和確保臭氧反應時間的裝置，提高臭氧溶解率和反應效率。預處理出水后進入一級催化氧化池，反應后進入次一級反應池逐級反應。臭氧催化劑表面具有不平衡電位差，在臭氧的作用下，激發產生羥基自由基，羥基自有基的氧化還原電位為E0=2.8ev，在如此高的氧化電位的作用下大部分難降解的有機物發生斷鏈反應形成短鏈的有機物或直接被氧化至CO2和H2O。經過臭氧高級催化氧化處理后污水已基本得到充分的改性和降解，至此污水達到項目的設計的指標要求。通過三級催化氧化反應，污水中難降解有機物被充分降解，使污水達到設計標準，實現高級氧化過程。

集生物脫氮及過濾功能合二為一的處理單元，是獨特的脫氮及過濾并舉的先進處理工藝。硝化深床濾池采用特殊規格及形狀的石英砂作為反硝化生物的掛膜介質，同時深床又是硝態氮(NO3-N)及SS極好的去除構筑物，過濾中，硝態氮通過微生物膜的作用轉化為氮氣排出，懸浮物不斷的被截留會增加水頭損失，因此需要反沖洗來去除截留的固體物。最后達到一個構筑物具有脫氮、除磷和去除懸浮物的功能。主要用于污水處理廠提標改造,由一級B提至一級A標準。

是消毒劑與污水混合，進行消毒的構筑物。主要功能為殺死處理后污水中的病原性微生物。污水處理廠常用消毒試劑有NaClO、液氯、CaClO等，其有效成分均為次氯酸根。