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。
⑴沉淀（重力分離）
污水流入池內由于流速降低，污水中的固體物質在中立的作用下進行沉淀，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淀池。沉砂池主要去除污水中密度較大的固體顆粒物，沉淀池則主要用于去除污水中大量的呈顆粒狀的懸浮固體。
⑵篩選（截流）
利用篩濾介質截流污水中的懸浮物。屬于砂濾處理的設備有格柵、微濾機、砂濾池、真空濾機、壓濾機（后兩種主要用于污泥脫水）等。
⑶氣浮（上浮）
對 一些相對密度接近于水的細微顆粒，因其自重難于在水中下沉或上浮，可采用氣浮裝置。此法將空氣打入污水中，并使其以微小氣泡的形勢由水中析出，污水中密度近于水的微小顆粒狀污染雜質（如乳化油）黏附到氣泡上，并隨氣泡升至水面，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。
⑷離心與旋流
分離使含有懸浮固體或乳化油的污水，由于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，從而使污水得以凈化。
2、化學法
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。屬于化學處理法的有以下幾種。
⑴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并沉降。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，并在分子引力作用下，凝聚成大顆粒下沉。
⑵中和法用
化學方法消除污水中過量的酸和堿，使其pH值達到中性左右的過程稱為中和法。處理含酸污水以堿作為中和劑，處理含堿污水以酸作為中和劑，也可以吹入含 CO2的煙道氣進行中和。酸和堿均指無機酸和無機堿，一般依照“以廢制廢”的原則，亦可采用藥劑中和處理，可以連續進行，也可間歇進行。
⑶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后，由于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，氧化法多用于處理含氰含酚廢水。常用的還原劑則有鐵屑、硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉等，還原法多用于處理含鉻、含汞廢水。
⑷電解法
在廢水中插入電極并通過電流，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。目前電解法主要用于處理含鉻及含氰廢水。
⑸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。
⑹化學沉淀法
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，生成難溶鹽沉淀下來。多用于處理含重金屬離子的工業廢水。
⑺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 堿性陰離子樹脂、弱堿性陰離子樹脂、鰲和樹脂等）。采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，這主要取決于各 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。
⑻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。電滲析法主要用于水的脫鹽，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。
3、生物法
污水的生物膜法就是采取一定的人工措施，創造有利于微生物生長、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并轉化為無害物質，使污水得以凈化。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。屬于生物處理法的工藝有以下幾種。
⑴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，并不斷省長增殖，有機物被分解、去除，使污水得以凈化。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，經沉淀分離，水被凈化排放，沉淀分離后的污泥作為種泥，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。
⑵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，此法適用于處理要求高、水質較穩定的污水，但對負荷的變動適應性較弱，后來在此基礎上產生了一些改良形式。
⑶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，有利于解決超負荷問題。
⑷吸附再生法
接觸槽內活化的活性污泥吸附污染物質，污泥與水分離后，在曝氣槽內把吸附的污染物質進行氧化。該法有利于增加污水處理量，有一定的抗擊沖擊負荷能力。
⑸延時曝氣法
污水在曝氣池內延長曝氣時間，有利于完全氧化，污泥量少，該法適用于小型污水處理廠。
⑹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復周期實現，形成了厭氧-缺氧-好氧活性污泥法。也有的工藝流程采用厭氧-好氧活性污泥法。
⑺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、沉淀、出水和待機等過程。該法適用于中小水量和出水水質較高的場合，有利于自動化控制；通過對運行的調整，該法也可進行除磷脫氮和化學處理，有利于污水回用。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涌現，如CASS工藝、CAST工藝、IDEA工藝、MSBR工藝以及UNITANK工藝等。
⑻AB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系統，兩者各有獨立的二次沉淀池。該法抗沖擊負荷能力強，有利于除磷脫氮和化學處理，特別有利于處理濃度高、水質水量變化大的污水。
⑼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、構造簡單易于維護管理的處理技術，其出水水質好，可進行脫氮，有利于延時曝氣。
4、生物膜法使
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凈化污水作 用。從填料上脫落下來死亡的生物膜隨污水流入沉淀池，經沉淀池澄清凈化。生物膜有多種處理構筑物，如生物濾料、生物轉盤、生物接觸氧化和生物流化床等。
⑴生物濾池生
物濾池是以土壤自凈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。凈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，適用于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。
⑵生物轉盤
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 和二次沉淀池。生物轉盤的適應范圍廣泛，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，抗沖擊負荷能力強，管理維護簡便。
⑶生物接觸氧化在
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后被去除，污水得到凈化。生物接觸氧化法對沖擊負荷有較強的適應能力，污泥產量少，可保證出水水質。
⑷生物流化床
采用相對密度大于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于流化狀體，生物膜與污水充分接觸。生物流化床處理效率高，能適應較大沖擊負荷，占地小。
5、自然生物處理法利
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-化學和生物凈化，可對污水中的營養物質充分 利用，有利于綠色植物生長，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凈化過程相似。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。土地處理是以土地凈化為核心，利用土壤的過濾截留、吸附、化學反應和沉淀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。
6、厭氧生物處理法利
用兼性厭氧菌在無氧條件下降解有機污染物，主要用于處理高濃度難降解的有機工業廢水及有機污泥。主要構筑物是消化池，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筑物，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。
