１、物理法
物理法污水處理就是利用物理作用，分離污水中主要呈懸浮狀態的污染物，在處理過程中不改變水的化學性質。
⑴沉淀（重力分離）污水流入池內由于流速降低，污水中的固體物質在中立的作用下進行沉淀，而使固體物質與水分離，這種工藝分離效果好，簡單易行，應用廣泛，如污水處理廠的沉砂池和沉淀池。沉砂池主要去除污水中密度較大的固體顆粒物，沉淀池則主要用于去除污水中大量的呈顆粒狀的懸浮固體。
⑵篩選（截流）利用篩濾介質截流污水中的懸浮物。屬于砂濾處理的設備有格柵、微濾機、砂濾池、真空濾機、壓濾機（后兩種主要用于污泥脫水）等。
⑶氣浮（上浮）對 一些相對密度接近于水的細微顆粒，因其自重難于在水中下沉或上浮，可采用氣浮裝置。此法將空氣打入污水中，并使其以微小氣泡的形勢由水中析出，污水中密度近于水的微小顆粒狀污染雜質（如乳化油）黏附到氣泡上，并隨氣泡升至水面，形成泡沫浮渣而去除。根據空氣打入方式的不同，氣浮設備有加壓溶汽氣浮法、葉輪氣浮法和射流氣浮法等。為提高氣浮效果，有時需要向污水中投加混凝劑。
⑷離心與旋流分離使含有懸浮固體或乳化油的污水，由于懸浮固體和廢水的質量不同，受到的離心力也不同，質量大的懸浮固體被拋甩到污水外側，這樣就可使懸浮固體和污水分別通過各自的排出口排出設備之外，從而使污水得以凈化。
2、化學法
污水的化學處理方法就是向污水投加化學物質，利用化學反應來分離回收污水中的污染物，或是其轉化為無害物質。屬于化學處理法的有以下幾種。
⑴混凝法混 凝法是向污水中投加一定量的藥劑，經過脫穩、架橋等反應過程，使污水中的污染物凝聚并沉降。水中呈膠體狀態的污染物質通常帶有負電荷，膠體顆粒之間互相排斥形成穩定的混合液，若水中帶有相反電荷的電解質（混凝劑）可使污水中的膠體顆粒改變為呈電中性，并在分子引力作用下，凝聚成大顆粒下沉。
⑵中和法用化學方法消除污水中過量的酸和堿，使其pH值達到中性左右的過程稱為中和法。處理含酸污水以堿作為中和劑，處理含堿污水以酸作為中和劑，也可以吹入含 CO2的煙道氣進行中和。酸和堿均指無機酸和無機堿，一般依照“以廢制廢”的原則，亦可采用藥劑中和處理，可以連續進行，也可間歇進行。
⑶氧化還原法污水中呈溶解狀態的有機物和無機物，在投加氧化劑和還原劑后，由于電子的遷移而發生氧化和還原作用形成無害的物質。常用的氧化劑有空氣中的氧、純氧、漂白 粉、臭氧、氯氣等，氧化法多用于處理含氰含酚廢水。常用的還原劑則有鐵屑、硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉等，還原法多用于處理含鉻、含汞廢水。
⑷電解法在廢水中插入電極并通過電流，則在陰極板上接受電子。在水的電解過程中，陽極上產生氧氣，陰極上產生氫氣。上述綜合過程使陽極上發生氧化作用，在陰極上發生還原作用。目前電解法主要用于處理含鉻及含氰廢水。
⑸吸附法污 水吸附處理主要是利用固體物質表面對污水中污染物質的吸附，吸附可分為物理吸附和生物吸附等。物理吸附是吸附劑和吸附質之間在分子力作用下產生的，不產生 化學變化，而化學吸附法則使吸附劑和吸附質在化學鍵力作用下起吸附作用的，因此化學吸附選擇性較強。此外，在生物作用下也可產生生物吸附。在污水處理中常 用的吸附劑有活性炭、磺化煤、硅藻土、焦炭等。
⑹化學沉淀法向污水中投加某種化學藥劑，使它和某些溶解物質產生反應，生成難溶鹽沉淀下來。多用于處理含重金屬離子的工業廢水。 ⑺離子交換法離 子交換法在污水處理中應用較廣。使用的離子交換劑分為無機離子交換法（天然沸石和合成沸石）、有機離子交換樹脂（強酸性陽離子樹脂、弱酸性陽離子樹脂、強 堿性陰離子樹脂、弱堿性陰離子樹脂、鰲和樹脂等）。采用離子交換法處理污水時，必須考慮樹脂的選擇性。樹脂對各種離子的交換能力是不同的，這主要取決于各 種離子對該種樹脂親和力的大小，又稱選擇性的大小，另外還要考慮到樹脂的再生方法等。
⑻膜分離法滲 析、電滲析、超濾、微濾、反滲透等通過一種特殊的半滲透膜分離水中的離子和分子的技術，統稱為膜分離法。電滲析法主要用于水的脫鹽，回收某些金屬離子等。反滲透作用主要是膜表面化學本性所起的作用，他分離的溶質粒徑小，除鹽率高，所需的工作壓力大；超濾所用的材質和反滲透相同，但超濾是篩濾作用，分離溶質粒徑大，透水率高，除鹽率低，工作壓力小。
3、生物法
污水的生物膜法就是采取一定的人工措施，創造有利于微生物生長、繁殖的環境，使微生物大量增殖，以提高微生物氧化、分解有機污染物被降解并轉化為無害物質，使污水得以凈化。生物處理法可分為好氧處理法和厭氧處理法兩類。前者處理效率高，效果好，使用廣泛，是生物處理的主要方法。屬于生物處理法的工藝有以下幾種。
⑴活性污泥法是當前應用最廣泛的一種生物處理技術。將空氣連續鼓入含有大量溶解有機污染物的污水中，經過一段時間，水中既形成繁殖有大量好氧型微生物的絮凝體—活性污 泥，活性污泥能夠吸附水中的有機物，生活污水在活性污泥上的微生物以有機物為食料，獲得能量，并不斷省長增殖，有機物被分解、去除，使污水得以凈化。一般經曝氣池處理的出水是含有大量活性污泥的污水—混合液，經沉淀分離，水被凈化排放，沉淀分離后的污泥作為種泥，部分回流到曝氣池。活性污泥法自出現以來，經過80多年的演變，出現了各種活性污泥法的變法，但其原理和工藝過程沒有根本性的改變。
⑵普通活性污泥法這種方法已被廣泛使用，是許多污水處理廠的常用工藝。傳統活性污泥法是將污水和回流污泥從曝氣池首段引入，呈推流式至曝氣池末端流出，此法適用于處理要求高、水質較穩定的污水，但對負荷的變動適應性較弱，后來在此基礎上產生了一些改良形式。
⑶多點進水法為了使槽內有機負荷接近一定值，把污水從幾個點分開流入，有利于解決超負荷問題。
⑷吸附再生法接觸槽內活化的活性污泥吸附污染物質，污泥與水分離后，在曝氣槽內把吸附的污染物質進行氧化。該法有利于增加污水處理量，有一定的抗擊沖擊負荷能力。
⑸延時曝氣法污水在曝氣池內延長曝氣時間，有利于完全氧化，污泥量少，該法適用于小型污水處理廠。
⑹厭氧-缺氧-好氧活性污泥法在常規活性污泥法去除有機污染物的同時，為了能有效的去除氮磷等營養物質，人們把厭氧、缺氧、好氧狀況組合到活性污泥法中，使厭氧-缺氧-好氧狀況在反應曝氣池內同時存在或反復周期實現，形成了厭氧-缺氧-好氧活性污泥法。也有的工藝流程采用厭氧-好氧活性污泥法。
⑺間歇式活性污泥法污水流至單一反應池中，按時間通過程序控制各過程。在反應池的一個工作周期，運行程序依次為進水、反應、沉淀、出水和待機等過程。該法適用于中小水量和出水水質較高的場合，有利于自動化控制；通過對運行的調整，該法也可進行除磷脫氮和化學處理，有利于污水回用。近年來，SBR工藝發展很快，尤其隨著儀表和自控技術與裝備的發展，間歇式活性污泥法新工藝不斷涌現，如CASS工藝、CAST工藝、IDEA工藝、MSBR工藝以及UNITANK工藝等。
⑻AB法該法是吸附降解工藝的簡稱，屬超高負荷活性污泥法，它是兩個活性污泥法的串聯系統，兩者各有獨立的二次沉淀池。該法抗沖擊負荷能力強，有利于除磷脫氮和化學處理，特別有利于處理濃度高、水質水量變化大的污水。⑼氧化溝氧化溝為連續環形曝氣池，其池較長，深度較淺。氧化溝系統是一種成本低廉、構造簡單易于維護管理的處理技術，其出水水質好，可進行脫氮，有利于延時曝氣。
4、生物膜法
使污水連續流經固體填料，在填料上就能夠形成污泥垢狀的生物膜，生物膜上繁殖大量的微生物，吸附和降解水中的有機污染物，能起到與活性污泥同樣的凈化污水作 用。從填料上脫落下來死亡的生物膜隨污水流入沉淀池，經沉淀池澄清凈化。生物膜有多種處理構筑物，如生物濾料、生物轉盤、生物接觸氧化和生物流化床等。
⑴生物濾池生 物濾池是以土壤自凈原理為依據發展起來的，濾池內有固定填料，污水流過時與濾料相接觸，微生物在濾料表面形成生物膜。凈化污水裝置由提供微生物生長息棲的濾床、布水系統以及排水系統組成。生物濾池操作簡單，費用低，適用于中小城鎮和邊遠地區。生物濾池分為普通生物濾池、高負荷生物濾池和塔式生物濾池以及曝氣生物濾池等。
⑵生物轉盤通過傳動裝置驅動生物轉盤以一定的速度在接觸反應池內轉動，交 替的與空氣和污水接觸，每一周期完成吸附-吸氧-氧化分解的過程，通過不斷轉動，使污水中的污染物不斷分解氧化。生物轉盤流程中除了生物轉盤外，還有初次 和二次沉淀池。生物轉盤的適應范圍廣泛，對生活污水和各種工業廢水都能適用，同時生物轉盤的動力消耗低，抗沖擊負荷能力強，管理維護簡便。
⑶生物接觸氧化在 池內設填料，使已經充氧的污水浸沒全部填料，填料上長滿生物膜，污水與生物膜接觸，水中的有機物被微生物吸附，氧化分解和轉化成新的生物膜。從填料上脫落 的生物膜隨水流到二沉池后被去除，污水得到凈化。生物接觸氧化法對沖擊負荷有較強的適應能力，污泥產量少，可保證出水水質。⑷生物流化床采用相對密度大于1的細小惰性顆粒，如砂、焦炭、活性炭、陶粒等作為載體，微生物在載體表面附著生長，形成生物膜，充氧污水自上而下流動使載體處于流化狀體，生物膜與污水充分接觸。生物流化床處理效率高，能適應較大沖擊負荷，占地小。
5、自然生物處理法
利用自然條件下生長繁殖的微生物來處理污水，形成水體-微生物-植物組成的生態系統，對污染物進行一系列的物理-化學和生物凈化，可對污水中的營養物質充分 利用，有利于綠色植物生長，實現污水的資源化、無害化和穩定化。該法工藝簡單，建設與運行費用都較低，效率高，是一種符合生態原理的污水處理方式，但容易 受自然條件影響，占地較大。主要有水生植物塘、水生動物塘、土地處理系統以及上述工藝組合系統。穩定塘是利用塘水中自然生長的微生物處理污水，而在塘中生 長的藻類的光合作用和大氣氧作用向塘中供氧。在穩定塘內污水停留時間長，其生化過程和自然水體凈化過程相似。穩定塘按其微生物反應類型分為好氧塘、兼性塘、厭氧塘和曝氣塘等。土地處理是以土地凈化為核心，利用土壤的過濾截留、吸附、化學反應和沉淀及微生物的分解作用處理污水中的污染物，土地上生長的農作物可充分利用污水中的水分和營養物。如污水農田灌溉就是一種土地處理方式。
6、厭氧生物處理法
利用兼性厭氧菌在無氧條件下降解有機污染物，主要用于處理高濃度難降解的有機工業廢水及有機污泥。主要構筑物是消化池，近年來在這個領域有很大的發展，開創了一系列的新型高效厭氧處理構筑物，如厭氧濾池、厭氧轉盤、上流式厭氧污泥床、厭氧流化床等高效反應裝置，該法能耗低且能產生能量，污泥量少。