随着我国城市人口激增而导致用水需求量的不断增加，水资源超载使用无可避免地导致了水资源环境日益恶化，对人类的生存环境造成了威胁。目前，全国各个城市水资源短缺、污染十分严重，有效处理城市污水十分重要。
城镇污水主要包括居民生活污水和工业污水。生活污水主要来源于居住区和商业活动区，其他来源如公用设施及娱乐设施。生活污水中的污染物主要是以蛋白质、尿素、氨氮为代表的有机物和对人体健康有威胁的肠道病原菌，细菌和病原体将有机物作为能量来源大量繁殖，可能导致传播疾病，而有机物腐化会产生恶臭，影响周边生态环境。工业废水是指在工作车间生产过程中排出的生产废水、循环冷却废水以及生活综合废水。工业废水由其生产规模的影响导致水质水量变化差异大，其水质一般具有成分复杂、浓度高、毒性大等特点，需要在厂内进行降解处理，满足相应的排放标准方可排放到市政管网。
城镇污水处理方法主要分为两大类：活性污泥法和生物膜法
一、活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体的好氧生物处理方法，活性污泥是一种能将废水中的有机物进行好氧稳定的活性微生物物质。活性污泥法是向污水中不断通入空气，一段时间后污水中好氧微生物繁殖形成絮凝物，其上附着以菌胶团为主的微生物群，能有效吸附分解有机物，对部分含氮、含磷的污染物也有一定的处理效果，且具有良好沉降性能。城镇污水处理厂中常用的活性污泥工艺有膜分离（MBR）工艺系统、序批式（SBR）及其衍生工艺系统、氧化沟（OD）工艺系统、吸附—生物降解（A-B）工艺系统以及AAO脱氮除磷工艺系统。各工艺特点对比如下图所示。
（1）吸附-生物降解工艺分为A、B两段系统，A段系统在厌氧或好氧条件下运行，利用生物污泥吸附去除有机物并提高污水可生化性，再通过B段系统曝气深度去除水中的有机污染物。AB法去除效果的好坏关键在A段，采用间歇曝气方式可改善污泥上浮现象，为提高氮、磷去除率，可在B段采用AAO工艺。
（2）氧化沟按延时曝气方式运行，采用较长的水力停留时间和污泥龄，反应池内溶解氧浓度呈梯度变化，污水流态介于完全混合与推流之间，流程简单且操作灵活多变。氧化沟技术的发展以时间顺序安排为主和空间顺序安排为主可分为交替和半交替工作式氧化沟、连续工作分建式和合建式氧化沟。无论哪种变型，都是为了提高设备的利用率以及对氮、磷的去除效果，而一体化氧化沟占地少、能耗低，符合当前污水处理工艺简化发展的趋势。
（3）SBR工艺适用于中、小型污水处理厂以及处理部分工业废水，采用间歇式运行方式，污水处理流程在一个反应器内连续完成且可实现自动化控制，极大地简化了处理工艺。
（4）AAO工艺是一项能够同步脱氮除磷的工艺，待处理污水首先进入厌氧池中释放磷，同时进行有机物氨化，然后进入缺氧池进行脱氮，而后与好氧池送回的回流污水混合再进入好氧池中进行硝化和吸收磷，同时去除水中的有机物。
（5）MBR工艺是一项将膜分离技术与活性污泥法相结合的新型水处理技术，通过将膜分离技术替代传统的二沉池，同时采用自动化技术实现泥水分离和污泥浓缩的功能，去除病原菌并提升出水水质。高生物量浓度使MBR工艺能以紧凑的系统获得较高的有机物去除率。
二、生物膜法
生物膜法是利用固着于滤料载体上的微生物来降解水中污染物的一种污水好氧生物处理技术。其原理是污水在填料表面流动形成膜状污泥，能够吸附污水中的污染物，从而达到净化污水的目的。生物膜法中参与净化污水的反应微生物具有多样性以及种属优势，对水质水量的变动有较强的适应性，在工业废水、污水回用方面以及在农村地区的小型污水处理厂得到合理的应用。目前在应用中的生物膜法主要有的工艺种类、优缺点对比如下图所示。
（1）曝气生物滤池是同时具备曝气、高速过滤、定期反冲洗功能的生物膜法污水处理技术。污水由上而下通过滤料层时在底部曝气装置进行曝气，生物膜上的微生物获得氧气充分降解水中污染物质，脱落的生物膜和水中固体悬浮物被填料所截流，更能使污水进行二次截流的处理效果。 （2）生物转盘通过电机驱动转盘以较低的线速度交替与污水和空气接触，稳定运行后，转盘上覆盖着一层吸附污染物的生物膜。 （3）生物接触氧化实际上是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物处理技术。生物接触氧化法系统中填料比表面积高于同条件下的生物滤池以及生物转盘，但其能耗低于其他工艺，污水相对流速较低，为微生物在填料上生长繁殖创造了条件。
（4）生物流化床工艺是通过借用流体流动时，附着微生物的生物颗粒呈流态化进而去除污染物的生物膜法。其反应运行体系内存在3种状态：固定床、流化床以及液体输送，为强化其运行效果，可通过提高单位容积生物量或者强化污水与生物膜之间的接触，增强传质作用。
（5）MBBR工艺融合了流化床和生物接触氧化法的优势，污水与可悬浮填料、空气共同组成气、液、固三相环境，促进硝化与反硝化反应同步进行。MBBR工艺既具有活性污泥法的高效灵活性，也具有生物膜法耐冲击负荷，剩余污泥少的优点，处理效率更高运行更稳定。
城市污水高效、环保处理是城市用水可再生循环利用的关键，也是维系水资源可持续发展的重要途径。开发更高效的污、废水处理工艺，不仅能让城市用水水质得到保障，也实现了水资源在城市功能的流通。
