污水處理(Sewage Treatment,Wastewater Treatment)：是指為使污水達到排水某一水體或再次使用的水質要求，對其進行淨化的過程。
一般而言，污染源可概分為農業廢水、工業廢水及市鎮污水，另一種則是分佈在各種空間的物質，因降雨逕流及農業回歸水的攜帶作用而產生。
污染物方面，包括有機污染物、重金屬、清潔劑等，因此選定較重要的之特性指標，包括有機污染物多寡的生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand；BOD) 、化學需氧量(Chemical Oxygen Demand；COD) 、衡量水中固體雜質的懸浮固體(Suspended Solid，SS)等作為排放探討項目，另外還有溶氧(Dissolved Oxygen；DO) 、氨氮(NH3-N) 、氫離子濃度指數、大腸桿菌群等均列為品質評估的基礎。
污水處理的主要對象為有機物(COD)、氨氮和磷酸鹽。傳統上，COD和氨氮的脫除一般由生物氧化和硝化/反硝化完成；磷酸鹽或通過細菌的生物聚集、或靠化學沉澱去除。
污水處理技術及程度劃分，可分為一級、二級和三級處理：
一級處理：主要去除污水中呈懸浮狀態的固體污染物質，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經過一級處理的污水，BOD一般可去除30%左右，達不到排放標準。
二級處理：主要去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物質(BOD，COD物質)，去除率可達90%以上，使有機污染物達到排放標準。
三級處理：進一步處理難降解的有機物、氮和磷等，導致水體富營養化的可溶性無機物等。主要方法包括：生物脫氮除磷法，混凝沉澱法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲分析法等。
過程：為通過粗格柵的原污水經過污水提升泵提升後，經過格柵或者篩率器，之後進入沉砂池，經過砂水分離的污水進入初次沉澱池，以上為一級處理；初沉池的出水進入生物處理設備，有活性污泥法和生物膜法(其中活性污泥法的反應器有曝氣池，氧化溝等，生物膜法包括生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法和生物流化床)，生物處理設備的出水進入二次沉澱池，二沉池的出水經過消毒排放或者進入三級處理，到此為二級處理；三級處理包括生物脫氮除磷法，混凝沉澱法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲分析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉澱池或者生物處理設備，一部分進入污泥濃縮池，之後進入污泥消化池，經過脫水和乾燥設備後，污泥被最後利用。
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在常用的污水處理技術方面，包括生物化學法和物理化學法二大類：
(1)生物化學法：如活化污泥法(Activated Sludge Process)，生物結層法(Fixed Biofilm Processes)，混合生物法(Combined Biological Processes)等。
(2)物理化學法：如粒質過濾法(Granular Media Filtration)，活化炭吸附法(Activated Carbon Adsorption)，化學沉澱法(Chemical Precipitation)，膜濾/析法(Membrane Processes)等；自然處理法，如穩定塘法(Stabilization Ponds)，氧化溝法 (Aerated or Facultative Lagoons)，人工濕地法(Constructed Wetlands)，化學色可賽思樹脂處理法。
