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。物理污水處理有以下幾種：
1.沉澱(重力分離)
污水流入池內由於流速降低，污水中的固體物質在中立的作用下進行沉澱，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澱池。沉砂池主要去除污水中密度較大的固體顆粒物，沉澱池則主要用於去除污水中大量的呈顆粒狀的懸浮固體。
2.篩選(截流)
利用篩濾介質截流污水中的懸浮物。屬於砂濾處理的設備有格柵、微濾機、砂濾池、真空濾機、壓濾機(後兩種主要用於污泥脫水)等。
3.氣浮(上浮)
對一些相對密度接近於水的細微顆粒，因其自重難於在水中下沉或上浮，可採用氣浮裝置。此法將空氣打入污水中，並使其以微小氣泡的形勢由水中析出，污水中密度 近於水的微小顆粒狀污染雜質(如乳化油)黏附到氣泡上，並隨氣泡升至水面，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。
4.離心與旋流分離
使含有懸浮固體或乳化油的污水，由於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，從而使污水得以淨化。
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。屬於化學處理法的有以下幾種
1.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並沉降。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，並在分子引力作用下，凝聚成大顆粒下沉。
2.中和法
用化學方法消除污水中過量的酸和鹼，使其pH值達到中性左右的過程稱為中和法。處理含酸污水以鹼作為中和劑，處理含鹼污水以酸作為中和劑，也可以吹入含 CO2的煙道氣進行中和。酸和鹼均指無機酸和無機鹼，一般依照「以廢制廢」的原則，亦可採用藥劑中和處理，可以連續進行，也可間歇進行。
3.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後，由於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，氧化法多用於處理含氰含酚廢水。常用的還原劑則有鐵屑、硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉等，還原法多用於處理含鉻、含汞廢水。
4.電解法
在廢水中插入電極並通過電流，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。目前電解法主要用於處理含鉻及含氰廢水。
5.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。
6.化學沉澱法
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，生成難溶鹽沉澱下來。多用於處理含重金屬離子的工業廢水。
7.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 鹼性陰離子樹脂、弱鹼性陰離子樹脂、鰲和樹脂等)。採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，這主要取決於各 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。
8.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。電滲析法主要用於水的脫鹽，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。
污水的生物膜法就是採取一定的人工措施，創造有利於微生物生長、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並轉化為無害物質，使污水得以淨化。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。屬於生物處理法的工藝有以下幾種：
1.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，並不斷省長增殖，有機物被分解、去除，使污水得以淨化。 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，經沉澱分離，水被淨化排放，沉澱分離後的污泥作為種泥，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。
2.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，此法適用於處理要求高、水質較穩定的污水，但對負荷的變動適應性較弱，後來在此基礎上產生了一些改良形式。
3.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，有利於解決超負荷問題。
4.吸附再生法
接觸槽內活化的活性污泥吸附污染物質，污泥與水分離後，在曝氣槽內把吸附的污染物質進行氧化。該法有利於增加污水處理量，有一定的抗擊衝擊負荷能力。
5.延時曝氣法
污水在曝氣池內延長曝氣時間，有利於完全氧化，污泥量少，該法適用於小型污水處理廠。
6.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覆周期實現，形成了厭氧-缺氧-好氧活性污泥法。也有的工藝流程採用厭氧-好氧活性污泥法。
7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、沉澱、出水和待機等過程。該法適用於中小水量和出水水質較高的場合，有利於自動化控制;通過對運行的調整，該法也可進行除磷脫氮和化學處理，有利於污水回用。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湧現，如CASS工藝、CAST工藝、IDEA工藝、MSBR
8.AB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繫統，兩者各有獨立的二次沉澱池。該法抗衝擊負荷能力強，有利於除磷脫氮和化學處理，特別有利於處理濃度高、水質水量變化大的污水。
9.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、構造簡單易於維護管理的處理技術，其出水水質好，可進行脫氮，有利於延時曝氣。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淨化污水作 用。從填料上脫落下來死亡的生物膜隨污水流入沉澱池，經沉澱池澄清淨化。生物膜有多種處理構築物，如生物濾料、生物轉盤、生物接觸氧化和生物流化床等。
生物濾池是以土壤自淨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。淨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，適用於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。
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 和二次沉澱池。生物轉盤的適應範圍廣泛，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，抗衝擊負荷能力強，管理維護簡便。
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後被去除，污水得到淨化。生物接觸氧化法對衝擊負荷有較強的適應能力，污泥產量少，可保證出水水質。
採用相對密度大於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於流化狀體，生物膜與污水充分接觸。生物流化床處理效率高，能適應較大衝擊負荷，占地小。
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-化學和生物淨化，可對污水中的營養物質充分 利用，有利於綠色植物生長，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淨化過程相似。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。土地處理是以土地淨化為核心，利用土壤的過濾截留、吸附、化學反應和沉澱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。
利用兼性厭氧菌在無氧條件下降解有機污染物，主要用於處理高濃度難降解的有機工業廢水及有機污泥。主要構築物是消化池，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築物，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。
1、污水的二級處理（生物處理）
方法：生物處理方法及某些化學方法
目標污染物：廢水中的可溶性有機物和部分膠體污染物。
2、污水的生物處理概述
污水的生物處理就是利用微生物的氧化分解及轉化功能，以污水的有機物(少數以無機物)作為微生物的營養物質，採取一定的人工措施，創造一種可控制的環境，通過微生物的代謝作用，使污水中的污染物質被降解、轉化，污水得以淨化。
3、污水生物處理分類
在充分供氧的條件下，利用好氧微生物的生命活動過程，將有機污染物氧化分解成較穩定的無機物的處理方法，在工程上稱為污水的好氧生物處理。
在污水好氧處理過程中，必須不間斷地供給溶解氧。因為氧是有機物的最後氫受體，正是由於這種氫的轉移，才使能量釋放出來，成為細菌生命活動和合成新細胞物質的能源。保證污水處理的效果，首先必須有足夠數量的微生物，同時，還必須有足夠數量的營養物質。
活性污泥(activesludge)是微生物群體及它們所依附的有機物質和無機物質的總稱。微生物群體主要包括細菌，原生動物和藻類等。其中，細菌和原生動物是主要的二大類。活性污泥主要用來處理污廢水。
曝氣池（aeration tank）是利用活性污泥法進行污水處理的構築物。池內提供一定污水停留時間，滿足好氧微生物所需要的氧量以及污水與活性污泥充分接觸的混合條件。 曝氣池主要由池體、曝氣系統和進出水口三個部分組成。池體一般用鋼筋混凝土築成，平面形狀有長方形、方形和圓形等。
鼓風曝氣 又稱壓縮空氣曝氣,主要由曝氣風機及專用曝氣器組成。採用這種方法的曝氣池，多為長方形混凝土池，池內用隔牆分為幾個單獨進水的隔間，每一隔間又分成幾條廊道。污水入池後順次在廊道內流動，至另一端排出。空氣是用空氣壓縮機通過管道輸送到設在池底的空氣擴散裝置，成為氣泡彌散逸出，在氣液界面把氧氣溶入水中。擴散裝置有多孔管、固定螺旋曝氣器、水射器和微孔擴散板等四種不同型式。
機械曝氣 一般是利用裝在曝氣池內的機械葉輪轉動，劇烈攪動池內廢水，使空氣中的氧溶入水中。葉輪裝在池內廢水表面進行曝氣的，稱為表面曝氣。這種裝置通過葉輪的提水作用,促使池內廢水不斷循環流動,不斷更新氣液接觸面以增大吸氧量。葉輪旋轉時在周緣形成水躍，可有效地裹入空氣；葉片後側產生負壓，可吸入空氣，所以充氣效果較好。葉輪浸水深度和轉速可以調節，以保證最佳效果。典型的機械曝氣池有圓形表面加速曝氣池、標準型加速曝氣池、IO型加速曝氣池和方形加速曝氣池等。鼓風曝氣和機械曝氣兩種方法有時也可聯用，以提高充氧能力，這適用於有機物濃度較高的污水。
曝氣是使空氣與水強烈接觸的一種手段，其目的在於將空氣中的氧溶解於水中，或者將水中不需要的氣體和揮發性物質放逐到空氣中。換言之，它是促進氣體與液體之間物質交換的一種手段。它還有其他一些重要作用，如混合和攪拌。空氣中的氧通過曝氣傳遞到水中，氧由氣相向液相進行傳質轉移，這種傳質擴散的理論，目前應用較多的是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論。
生物膜法是利用附著生長於某些固體物表面的微生物（即生物膜）進行有機污水處理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物以及藻類等組成的生態系統，其附著的固體介質稱為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為厭氣層、好氣層、附著水層、運動水層。
從好氧微生物對有機物降解過程的基本原理上分析，生物膜法和活性污泥法是相同的，兩者主要不同在於活性污泥法是靠曝氣池中懸浮流動著的活性污泥來分解有機物的，而生物膜法則是主要依靠固著於載體表面的微生物膜來淨化有機物。
生物膜法中最常用的一種生物器。使用的生物載體是小塊料(如碎石塊、塑料填料)或塑料型塊，堆放或疊放成濾床，故常稱濾料。與水處理中的一般濾池不同，生物濾池的濾床暴露在空氣中,廢水灑到濾床上。
盤軸轉動時,盤面交替與廢水和空氣接觸。盤面為微生物生長形成的膜狀物所覆蓋，生物膜交替地與廢水和空氣充分接觸，不斷地取得污染物和氧氣，淨化廢水。膜和盤面之間因轉動而產生切應力，隨著膜的厚度的增加而增大，到一定程度，膜從盤面脫落，隨水流走。 v v同生物濾池相比，生物轉盤法中廢水和生物膜的接觸時間比較長。而且有一定的可控性。水槽常分段，轉盤常分組，既可防止短流，又有助於負荷率和出水水質的提高，因負荷率是逐級下降的。生物轉盤如果產生臭味，可以加蓋。生物轉盤一般用於水量不大時。
厭氧生物處理是指利用厭氧微生物的代謝過程，在無氧條件下把污水中的有機污染物轉化為無機物和少量細胞物質的污水處理方法。
與好氧生物處理技術相比，有以下突出優點：
能耗低(約為好氧的10％～15％）可回收生物能源（沼氣）產生的剩餘污泥量少（相當於好氧的1/10~1/6）可承受的有機負荷高，占地少厭氧生物處理自身的缺點，主要是：厭氧處理後出水COD、BOD值較高，難以達標（需好氧處理作為後處理）厭氧水力停留時間一般較長，厭氧的啟動時間一般也較長受溫度等影響大，有惡臭厭氧生物降解過程可分為四個階段：
水解細菌將不溶性有機物轉變成可溶性有機物,將高分子溶性有機物轉變成小分子有機物(通過細菌胞外酶作用)纖維素被纖維素酶水解成纖維二糖和葡萄糖，澱粉被澱粉酶水解成麥芽糖和葡萄糖，蛋白質被蛋白酶水解成短酞和胺基酸，脂肪被脂肪酶水解成丙二醇和脂肪酸，酸化階段(也叫發酵階段)，水解階段產生的小分子水解產物在酸化菌的細胞內轉化為更簡單的化合物並分泌到細胞外,這一階段的主要產物有VFA\醇類\乳酸\CO2\NH3\H2S等。與此同時，酸化菌也利用部分物質合成新的細胞物質。
產乙酸階段，在此階段，酸化階段的產物被進一步轉化為乙酸、H2、碳酸等以及新的細胞物質。在此階段，乙酸、H2、碳酸、甲酸和甲醇等被轉化為CH4、CO2和新的細胞物質。 整個厭氧降解的速率取決於以上四個階段中速度最慢的那個階段，因為產甲烷菌的生長緩慢,所以產甲烷的反應較慢,所以一般產甲烷階段是整個厭氧降解過程的速率限制性階段.
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