典型的城市污水處理工藝流程主要包括機械處理、生化處理（水線）、污泥處理等工段。由機械處理和生化處理構成的系統屬于二級處理系統，其BOD5和SS去除率可達到 90%～98%。處理效果介于一級和二級處理之間的一般稱為強化 一級處理、一級半處理或不完全二級處理，主要有高負荷生物處理法和化學法兩 大類，BOD5去除率 45%～75%。具有生物除磷脫氮功能的二級處理系統通常稱 為深度二級處理。為了去除特定的物質，在二級處理之後設置的處理系統屬三級 處理，例如化學除磷，絮凝過濾，活性炭吸附等。

1. 機械處理工段

機械（一級）處理工段包括格栅、沉砂池、初沉池等構築物，以去除粗大顆 粒和懸浮物為目的，處理的原理在于通過物理法實現固液分離，将污染物從污水 中分離，這是普遍采用的污水處理方式。機械（一級）處理是所有污水處理工藝流程必備工段（盡管有時有些工藝流程省去初沉池），城市污水一級處理BOD5 和 SS的典型去除率分别為 25%和 50%。在生物除磷脫氮型污水處理廠，一般不推 薦曝氣沉砂池，以避免快速降解有機物的去除；在原污水水質特性不利于除磷脫 氮的情況下，初沉池的設置與否以及設置方式需要根據水質特性和後續工藝加以 仔細分析和考慮，以保證和改善除磷脫氮等後續工藝的進水水質。

2. 污水生化處理

污水生化處理屬于二級處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機 物為主要目的，其工藝構成多種多樣，可分成活性污泥法、生物膜法、生物穩定 塘法和土地處理法等四大類。目前大多數城市污水處理廠都采用活性污泥法。生物處理的原理是通過生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機物的分解和生物 體的合成，将有機污染物轉變 成無害的氣體産物（CO2 ）、液體産物（水） 以及 富含有機物的固體産物（微生物群體或稱生物污泥）；多餘的生物污泥在沉澱池中經沉澱法固液分離，從淨化後的污水中除去。

由此可見，污水處理工藝的作用僅僅是通過生物降解轉化作用和固液分離， 在使污水得到淨化的同時将污染物富集到污泥中，包括一級處理工段産生的初沉 污泥、二級處理工段産生的剩餘活性污泥以及三級處理産生的化學污泥。由于這些污泥含有大量的有機物和病原體，而且極易腐敗發臭，很容易造成二次污染， 消除污染的任務尚未完成。污泥必須經過一定的減容、減量和穩定化無害化處理并妥善處置。污泥處理處置的成功與否對污水廠有重要的影響，必須重視。如果污泥不進行處理，污泥将不得不随處理後的出水排放，污水廠的淨化效果也就會 被抵消掉。

各種機械處理、生物處理和污泥處理處置技術設備的選擇與不同組合，以及 構築物的設計構成了各種各樣的污水處理廠工藝和工程方案。設計人員的職責在于根據具體條件和處理水質目标把各種可能性靈活地結合起來，以便形成在經濟 上合算又具有實用價值的總體處理工藝流程，避免在幾種局部性的定型處理法中 簡單比選。