城市污水處理工藝一般根據城市污水的利用或排放去向并考慮水體的自然凈化能力，確定污水的處理程度及相應的處理工藝。處理后的污水，無論用于工業、農業或是回灌補充地下水，都必須符合國家頒發的有關水質標準。
現代污水處理技術，按處理程度劃分，可分為一級、二級和三級處理工藝。
污水一級處理應用物理方法，如篩濾、沉淀等去除污水中不溶解的懸浮固體和漂浮物質。污水二級處理主要是應用生物處理方法，即通過微生物的代謝作用進行物質轉化的過程，將污水中的各種復雜的有機物氧化降解為簡單的物質。生物處理對污水水質、水溫、水中的溶氧量、pH值等有一定的要求。污水三級處理是在一、二級處理的基礎上，應用混凝、過濾、離子交換、反滲透等物理、化學方法去除污水中難溶解的有機物、磷、氮等營養性物質。污水中的污染物組成非常復雜，常常需要以上幾種方法組合，才能達到處理要求。 污水一級處理為預處理，二級處理為主體，處理后的污水一般能達到排放標準。三級處理為深度處理，出水水質較好，甚至能達到飲用水質標準，但處理費用高，除在一些極度缺水的國家和地區外，應用較少。
目前我國許多城市正在籌建和擴建污水二級處理廠，以解決日益嚴重的水污染問題。 處理方法 物理處理法: 通過物理作用分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態的污染物(包括油膜和油珠)的廢水處理法，可分為重力分離法、離心分離法和篩濾截留法等。以熱交換原理為基礎的處理法也屬于物理處理法。 化學處理法: 通過化學反應和傳質作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態的污染物或將其轉化為無害物質的廢水處理法。在化學處理法中，以投加藥劑產生化學反應為基礎的處理單元是:混凝、中和、氧化還原等;而以傳質作用為基礎的處理單元則有:萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲析和反滲透等。后兩種處理單元又合稱為膜分離技術。其中運用傳質作用的處理單元既具有化學作用，又有與之相關的物理作用，所以也可從化學處理法中分出來 ，成為另一類處理方法，稱為物理化學法。
生活污水處理 生物處理法: 通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細懸浮狀態的有機污染物，轉化為穩定、無害的物質的廢水處理法。根據作用微生物的不同，生物處理法又可分為需氧生物處理和厭氧生物處理兩種類型。廢水生物處理廣泛使用的是需氧生物處理法，按傳統，需氧生物處理法又分為活性污泥法和生物膜法兩類。活性污泥法本身就是一種處理單元，它有多種運行方式。屬于生物膜法的處理設備有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化池以及生物流化床等。生物氧化塘法又稱自然生物處理法。厭氧生物處理法，又名生物還原處理法，主要用于處理高濃度有機廢水和污泥。使用的處理設備主要為消化池。 生物接觸氧化法: 用生物接觸氧化法處理廢水，即用生物接觸氧化工藝在生物反應池內充填填料，已經充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經填料。在填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物的新陳代謝的作用下，污水中有機污染物得到去除，污水得到凈化。后,處理過的廢水排入生物接觸氧化處理系統與生活污水混合后進行處理,氯消毒后達標排放。生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝，其特點是在池內設置填料，池底曝氣對污水進行充氧，并使池體內污水處于流動狀態，以保證污水同浸沒在污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷,這種曝氣裝置稱謂鼓風曝氣。
處理工藝
一、污水處理站設備一級強化處理工藝: 一級強化處理，應根據城市污水處理設施建設的規劃要求和建設規模，選用物化強化處理法、AB法前段工藝、水解好氧法前段工藝、高負荷活性污泥法等技術。 二、污水處理站設備二級處理工藝: 1、日處理能力在二十萬立方米以上(不包括20立方米/日)的污水處理設施，一般采用常規活性污泥法，也可采用其他成熟技術。 2、日處理能力在10~20萬立方米的污水處理設施，可選用常規活性污泥法、氧化溝法、SBR法和AB法等成熟工藝。 3、日處理能力在十立方米一下的污水處理設施，可選用氧化溝法、SBR法、水解好氧法、AB法和生物濾池等技術，也可選用常規活性污泥法。
三、污水處理站設備二級強化處理: 1、二級強化處理工藝是指除有效去除碳源污染物外，且具備較強的除磷脫氮功能的處理工藝。 2、在對氮、磷污染物有控制要求的地區，日處理能力在十萬立方米以上的污水處理設施，一般選用A/O法、A/A/O法等技術，也可審慎選用其他的同效技術。 3、日處理能力在十萬立方米以下的污水處理設施，除采用A/O法、A/A/O法外，也可選用具有除磷脫氮效果的氧化溝法、ABR法、水解好氧法和生物濾池法等。 4、必要時也可選用物化方法強化除磷效果。
四、污水處理站設備自然凈化處理工藝: 1、在嚴格進行環境影響評價、滿足國家有關標準要求和水體自凈能力要求的條件下，可審慎采用城市污水排入大江或深海的處置方法。 2、在有條件的地區，可利用荒地、閑地等可利用的條件，采用各種類型的土地處理和穩定塘等自然凈化技術。 3、城市污水二級處理出水不能滿足水環境要求時，在條件許可的情況下，可采用土地處理系統和穩定塘等自然凈化技術進一步處理。 4、采用土地處理技術，應嚴格防止地下水污染。
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五、污水處理站設備污泥處理: 1、城市污水處理產生的污泥，應采用厭氧、好氧和堆肥等方法進行穩定處理。也可采用衛生填埋方法予以妥善處置。 2、日處理能力在十萬立方米以上的污水二級處理設施產生的污泥，宜采取厭氧消化工藝進行處理，產生的沼氣應綜合利用。 3、日處理能力在十萬立方米以下的污水處理設施產生的污泥，可進行堆肥處理和綜合利用。 4、采用延時曝氣的氧化溝法、SBR法等技術的污水處理設施，污泥需達到穩定化。采用物化一級強化處理的污水處理設施，產生的污泥須進行妥善的處理和處置。 5、經過處理后的污泥，達到穩定化合無害化要求的，可農田利用;不能農田利用的污泥，應按有標準和要求進行衛生填埋處置。
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