污水处理（或生活污水处理、市政污水处理）是一种污水处理，目的是去除污水中的污染物，产生适合排放到周围环境或预期再利用用途的污水，从而防止水源污染污水排放。污水包含来自家庭和企业的废水，可能还有经过预处理的工业废水。有大量的污水处理工艺可供选择。这些范围可以从分散系统（包括现场处理系统）到大型集中式系统，包括管道和泵站网络（称为污水处理系统），这些系统将污水输送到处理厂。对于拥有合流下水道的城市，下水道还将把城市径流（雨水）输送到污水处理厂。污水处理通常包括两个主要阶段，称为一级处理和二级处理，而深度处理还包括一个处理阶段，包括抛光工艺和营养物去除。二级处理可以使用好氧或厌氧生物过程减少污水中的有机物（以生物需氧量衡量）。

　　已经开发了大量的污水处理技术，大多采用生物处理工艺。工程师和决策者在选择合适的技术时需要考虑技术和经济标准，以及每种替代方案的定量和定性方面。 通常，选择的主要标准是：预期的污水质量、预期的建设和运营成本、土地的可用性、能源需求和可持续性方面。在发展中国家和人口密度低的农村地区，污水通常由各种现场卫生系统处理，而不是通过下水道输送。这些系统包括化粪池连接到排水区、现场污水处理系统、vermifilter系统等等。另一方面，能够负担得起的城市中先进且相对昂贵的污水处理厂可能包括带有消毒的处理，甚至可能包括去除微污染物的第四级处理。

　　在全球范围内，估计有52%的污水得到处理。然而，世界上不同国家的污水处理率是高度不平等的。例如，虽然发达国家处理了大约 74% 的污水，但发展中国家的平均处理量仅为4.2%。

　　污水处理是卫生领域的一部分。卫生还包括人类废物和固体废物的管理以及雨水（排水）管理。“污水处理厂”经常与“废水处理厂”互换使用。

　　污水处理的概念如今，术语“污水处理厂”（STP）（或在某些国家/地区为“污水处理厂”）经常被术语污水处理厂（WWTP）所取代。严格来说，后者是一个广义的术语，也可以指工业废水。

　　污水处理的总体目标是产生一种可以排放到环境中的污水，同时尽可能减少对水的污染，或者产生一种可以以有用的方式再利用的污水。这是通过去除污水中的污染物来实现的。它是废物管理的一种形式。

　　对于污水的生物处理，处理目标可以包括以下不同程度：将溶解的和颗粒状的可生物降解成分（特别是有机物）转化为可接受的最终产品，转化和去除营养物质（氮和磷），去除或灭活病原微生物，并去除特定的微量有机成分（微量污染物）。

　　某些类型的污水处理会产生污水污泥，这些污泥可以在安全处置或再利用之前进行处理。在某些情况下，处理过的污水污泥可能被称为“生物固体”并且可以用作肥料。

　　对于发达国家，已发现“人均有机物负荷”约为每人每天60克BOD。这被称为人口当量(PE)，也被用作比较参数来表示工业废水与污水相比的强度。

　　污水可以在靠近产生污水的地方进行处理，我们通常称之为“分散”系统，甚至可以称为“现场”系统（现场污水处理设施、化粪池等）。或者，污水可以通过管道和泵站网络收集并输送到市政处理厂。这被称为“集中式”处理。。

　　目前已经有大量的污水处理技术被广泛应用，大多采用生物处理工艺。从广义上讲，可以分为高科技（高成本）与低科技（低成本）选项，尽管有些技术可能属于任一类别。其他分组分类是“密集”或“机械化”系统（更紧凑，经常采用高科技选项）与“广泛”或“自然”或“基于自然” 系统（通常使用自然处理过程并占据更大的区域）系统。这种分类有时可能过于简单化，因为处理厂可能涉及过程的组合，以及对高科技和低技术、集约和粗放概念的解释，机械化过程和自然过程可能因地而异。

　　一体化污水处理设备、厌氧池等；活性污泥系统、好氧污泥系统、生物除磷、过滤、膜生物反应器、移动床生物膜反应器、反渗透、超滤、紫外线消毒；

　　将污水排放到土地可被视为最终处置或处理的一种形式，或两者兼而有之。它导致地下水补给和/或蒸发。土地应用包括慢速系统、快速渗透、地下渗透、地表流。它是通过洪水、犁沟、洒水和滴水来完成的。这是一个每人需要大量土地的处理/处置系统。

　　“人均有机物负荷”是污水处理厂设计中使用的参数。这个概念被称为人口当量（PE）。用于 PE 的基值可能因国家/地区而异。世界范围内常用的定义是：1 PE相当于每人每天60克BOD，也相当于每天200升污水。这个概念也被用作一个比较参数来表示工业废水与污水相比的强度。

　　在选择合适的污水处理工艺时，决策者需要考虑技术和经济标准，以及每种替代方案的定量和定性方面。 因此，每个分析都是针对特定地点的。可以使用生命周期评估(LCA)，并且可以将标准或权重归于各个方面。最终决定可能具有一定程度的主观性。 存在一系列有助于技术选择的出版物。

　　在工业化国家，工艺选择中的关键项目按重要性降序排列：效率、可靠性、污泥处理方面和土地要求。在发展中国家，主要的关键项目可能不同，更多地围绕建设成本、可持续性、简单性和运营成本。

　　选择最合适的处理过程很复杂，需要专家的意见，通常以可行性研究的形式。这是因为在评估和选择污水处理工艺时要考虑的主要重要因素有很多：工艺适用性、适用流量、可接受的流量变化、进水特性、抑制或耐火化合物、气候方面、工艺动力学和反应器水力学、性能、处理残留物、污泥处理、环境限制、化学产品要求、能源要求、其他资源要求、人员要求、操作和维护要求、辅助过程、可靠性、复杂性、兼容性、区域可用性。

　　关于环境影响，选择过程包括以下方面：气味、媒介吸引、污泥运输、卫生风险、空气污染、土壤和底土污染、地表水污染或地下水污染、附近地区贬值、对附近地区的不便人口。

　　污水处理发出的气味通常表明存在厌氧或“化粪池”状况。加工的早期阶段往往会产生难闻的气体，硫化氢最常见于产生投诉。城市地区的大型加工厂通常会使用碳反应器处理气味，这是一种与生物粘液、小剂量氯或循环流体接触的介质，以生物捕获和代谢有毒气体。存在其他控制气味的方法，包括添加铁盐、过氧化氢、硝酸钙等来控制硫化氢水平。

　　能源需求因处理工艺类型和污水强度而异。例如，人工湿地和稳定池的能源需求较低，主要与偶尔出现的泵和其他设备有关。另一方面，活性污泥法包括一个高耗能的曝气步骤。在污水污泥处理过程中通过厌氧消化产生沼气的污水处理厂可以产生足够的能量来满足污水处理厂本身的大部分能源需求。 对于美国的活性污泥处理厂，每年大约30%的运营成本通常需要用于能源。大部分电力用于曝气、泵送系统和污水污泥脱水和干燥设备。先进的污水处理厂，例如去除营养物，比只实现初级或二级处理的工厂需要更多的能源。

　　使用滴滤器的小型农村工厂可以在没有净能源需求的情况下运行，整个过程由重力流驱动，包括翻斗式流量分配和沉淀池到干燥床的除泥。这通常只适用于丘陵地形和处理厂相对远离房屋的地区，因为难以管理气味。

　　在高度管制的发达国家，工业废水如果没有在工厂本身进行全面处理，通常至少要经过预处理，以减少污染物负荷，然后再排放到下水道。预处理的目的如下： 去除可能对下水道系统及其工作人员构成风险的成分；防止市政污水处理厂生物阶段对微生物产生有毒或抑制性化合物；阻碍产生的污水污泥的有益利用；或仍将存在于处理厂的最终流出物中。一些工业废水可能含有污水处理厂无法去除的污染物。此外，与生产周期相关的工业废物的可变流量可能会扰乱生物处理单元的人口动态。

　　世界许多地方的城市居民都依赖于没有下水道的现场卫生系统，例如化粪池和坑式厕所，这些城市的粪便污泥管理是一个巨大的挑战。对于污水处理，化粪池和其他现场污水处理设施  的使用在一些农村地区很普遍，例如为美国多达 20% 的家庭提供服务。

　　污水处理通常包括两个主要阶段，称为初级处理和二级处理，而深度处理还包括一个带有抛光工艺的处理阶段。不同类型的污水处理可以使用下面列出的部分或全部工艺步骤。

　　初步处理（有时称为预处理）可在粗物质损坏或堵塞初级处理澄清池的泵和污水管线之前去除粗物质，这些物质很容易从原污水中收集。

　　污水中的流入物通过机械格栅，以去除污水流中携带的所有大型物体，如罐头、抹布、棍棒、塑料袋等。在为大量人口服务的现代工厂中，这最常使用自动机械倾斜的条形筛来完成，而在较小或不太现代的工厂中，可以使用手动清洁的筛子。机械棒筛的耙动动作通常根据棒筛上的积聚和/或流速来调整。固体被收集起来，然后在垃圾填埋场中处理，或被焚烧。不同尺寸的条形筛或网筛可用于优化固体去除。如果不去除总固体，它们就会被夹带在处理厂的管道和移动部件中，并可能导致过程中的严重损坏和效率低下。

　　砂砾由沙子、砾石、岩石和其他重质材料组成。初步处理可能包括沙子或砂砾去除通道或腔室，其中降低进入污水的速度以使砂砾沉降。去除砂砾对于：

　　涡流沉砂池包括机械诱导涡流、液压诱导涡流和多盘涡流分离器。鉴于传统上，除砂系统设计用于去除大于0.210毫米（0.0083 英寸）的清洁无机颗粒，大多数较细的砂粒在正常条件下通过除砂流。在高流量期间，沉积的砂粒会重新悬浮，到达处理厂的砂粒量会大幅增加。因此，重要的是除砂系统不仅在正常流量条件下有效运行，而且在最大量的砂粒到达工厂时，在持续的峰值流量下也能有效运行。流量均衡

　　平衡池可用于实现流量平衡，目的是在联合下水道系统的情况下，减少旱季流量峰值或潮湿天气流量峰值。好处是提高了生物处理工艺、二级澄清池和任何流出物过滤设备的性能。缺点包括流域的资本成本和空间要求。盆地还可以提供一个临时存放、稀释和分配批量排放的有毒或高浓度废水的场所，否则这些废水可能会抑制生物二级处理（例如来自便携式厕所的废水或粪便污泥）用真空卡车带到污水处理厂）。流量均衡池需要可变排放控制，通常包括旁路和清洁装置，还可能包括曝气器和气味控制。

　　在一些较大的工厂中，通过将污水通过一个小水箱来去除脂肪和油脂，撇油器在该水箱中收集漂浮在表面的脂肪。油箱底部的鼓风机也可用于帮助将脂肪作为泡沫回收。然而，许多工厂使用带有机械表面撇渣器的初级澄清器来去除脂肪和油脂。

　　初级处理是“去除污水中的一部分悬浮物和有机物”。它包括让污水缓慢地通过一个盆地，在那里重的固体可以沉淀到底部，而油、油脂和较轻的固体会浮到表面并被撇去。这些基础称为“初级沉淀池”或“初级澄清池”，通常具有1.5至2.5小时的水力停留时间 (HRT)。

　　去除沉降和漂浮的物质，剩余的液体可以排放或进行二次处理。初级沉淀池通常配备机械驱动的刮板，不断将收集到的污泥推向池底的料。