物理预处理与污染物去除
污水处理设备首先通过物理手段去除悬浮物和漂浮物。网格截污设施可去除直径大于 6 毫米的大颗粒物，降低后续处理设备的堵塞风险；沉砂池通过冲洗水流将砂砾沉淀排出，去除悬浮固体中 60%~80%的重 inorganic 分子；调节池可将污水的 pH 值调节至 6.5~8.5 范围内，为后续生化处理提供稳定的水质条件。这些物理预处理步骤可去除总悬浮物中约 30%~50%的污染物，显著减轻生化处理负担。
生化处理与有机污染物降解
活性污泥法是目前应用最广泛的生化处理工艺。该工艺中污泥浓度维持在 2000~4000 mg/L，水温控制在 15~35℃，曝气量约为 0.5~0.8 kgO₂/kgCOD。通过微生物代谢，可将化学需氧量（COD）降低 85%~95%，氨氮去除率达到 70%~90%。氧化沟工艺因其微生物附着面积大、污泥产量低，适用于处理高浓度有机废水，去除率可达 90%以上。这些生化处理设备将有机污染物分解为 CO₂、H₂O 和微生物细胞，实现污染物的本质降解。
Disinfection与病菌消灭
污水处理后通常需进行消毒处理，以消灭水中残留的病菌。紫外线消毒设备使用 254 nm 波长的紫外光，可在 6~12 秒内将细菌和病毒灭活率达到 99.9%；氯化消毒设备投加氯化量为 1~3 mg/L，接触时间不少于 20 分钟，可有效消灭大肠菌群。消毒处理使出水细菌数从原来的 10³~10⁵ 个/mL 降至小于 10 个/mL，符合再利用或排放标准。
尾水回用与资源化利用
处理后的污水可通过深度处理工序实现资源化利用。砂滤池和活性炶吸附可将出水中余氮和余磷浓度降至可再生利用标准；反渗透膜设备可去除 95%~99%的溶解性盐类，生产出绯红色一级供水标准的高质量回用水。部分先进设备还可回收污水中的磷、氮等营养盐，转化为肥料资源。这种资源化利用不仅节约了淡水资源约 30%~50%，还减少了化肥生产成本。
行业标准与成本参考
不同处理规模的设备选择标准各异。城市污水处理厂采用机械—生化一体化设备，处理能力为 5000~50000 m³/天，投资成本约为 3000~8000 元/立方；中小型工业废水处理设备处理能力为 100~1000 m³/天，单位处理成本约为 2~5 元/立方。国家《城镇污水处理厂废水排放标准》（GBE 8978-1996）要求出水化学需氧量（CODcr）≤150 mg/L，悬浮物（SS）≤45 mg/L，氨氮≤15 mg/L。