按污水的處理程度劃分，污水處理可分為一級、二級和三級（深度）處理。一級處理主要是去除污水中呈懸浮狀的固體污染物質，物理處理法中的大部分用作一級處理。經一級處理后的污水，BOD只能去除30％左右，仍不宜排放，還必須進行二級處理，因此針對二級處理來說，一級處理又屬于預處理。二級處理的主要任務，是大幅度地去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機性污染物質（即BOD物質），常采用生物法，去除率（BOD）可達90％以上，處理后水中的BOD5含量可降至20～30mg/L，一般污水均能達到排放標準。但經二級處理后的污水中仍殘存有微生物不能降解的有機污染物和氮、磷等無機鹽類。深度處理往往是以污水回收、再次復用為目的而在二級處理工藝后增設的處理工藝或系統，其目的是進一步去除廢水中的懸浮物質、無機鹽類及其他污染物質。一般根據水的用途而組合三級處理工藝，常用的有生物脫氮法、混凝沉淀法、活性炭過濾、離子交換及反滲透和電滲析等。
污水處理流程的組合，一般應遵循先易后難，先簡后繁的規律，即首先去除大塊垃圾及漂浮物質，然后再依次去除懸浮固體、膠體物質及溶解性物質。亦即，首先使用物理法，然后再使用化學法和生物法。
對于某種污水，采取由哪幾種處理方法組成的處理系統，要根據污水的水質、水量，回收其中有用物質的可能性和經濟性，排放水體的具體規定，并通過調查、研究和經濟比較后決定，必要時還應當進行一定的科學試驗。調查研究和科學試驗是確定處理流程的重要途徑。以下介紹一些常用的污水處理工藝流程。
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