在污水處理過程中，會遇到各種各樣的污水問題。例如：COD、氨氮、SS等指標不達標，污泥膨脹、浮泥和活性微生物死亡等，因為污水處理的原理都是相同的，所以污水處理研究從開始基本上是以生活污水作為研究藍本的，以下我們以生活污水的為目標來總結運營過程中會遇到的問題。
進水水量
在我國，城市污水處理廠進水水量不足的現象普遍存在，這種吃不飽的原因既有通常被提到的污水收集管網建設滯后問題，也有設計能力超前的問題。這兩方面原因導致許多地方的污水處理廠已經建成幾年仍不能滿負荷運行，有些污水處理廠甚至只能抽取廠區周邊的河水進行處理，使得污水處理工藝控制增加了難度，也增加了工程投資的成本，造成資產的閑置與浪費，無謂地過多消耗本來就已非常緊張的污水處理資金。
相反，有的污水處理廠存在長期超負荷運行狀態，例如某污水處理廠一期工程規模為40萬m3/d，二期工程規模為24萬m3/d，但由于資金短缺而使二期工程建設滯后，一期實際處理量已達到52萬m3/d，處理出水水質有所下降。為此，合理確定污水處理廠建設規模與分期，高效使用治污資金，以及盡量提高污水收集率，是實現污水減排的前提。
進水水質
污水收集管網不配套，雨污合流制管網較普遍，管網管理不到位，致使進入城市污水處理廠的進水中雨水、河道水和工業廢水的比例較大。
以下進水水質情況均不利于污水處理廠的正常運行：
1.進水中BOD、COD含量比設計值低，而氮、磷等指標則等于或高于設計值，從而增加污水脫氮除磷處理達標排放的難度;
2.工業廢水中的夾帶油污或有毒物質對城市污水處理廠的生物系統造成巨大影響，在極端情況下這些油污或有毒物質會使整個生物系統癱瘓，微生物菌種死亡，整個污水處理廠不得不重新培養活性污泥;
3.進水水質偏高，供氧與污泥脫水設備規格不能滿足污水與污泥處理要求。其中垃圾滲濾液引入給城市污水處理廠運行所造成的影響需要給予足夠重視。
對于污水收集與污水處理能力不協調的問題，需要有關主管部門將城市排水管網和污水處理廠建設納入城市建設近、遠期總體規劃，保證污水收集系統與污水處理廠同步或先行建設。同時做好新建污水處理廠服務范圍內污水水質調查，以合理確定設計進水水質。
根據規定的污水處理排放標準要求，各城市污水處理廠采用適合于本地進水水質等客觀條件的污水處理工藝技術，并加強運營管理。然而，在污水處理廠的實際運行管理過程中，仍會遇到一些來自不同方面的問題而導致處理出水水質不達標。