現代汙水處理技術按處理程度可分為壹級、二級和三級處理。
壹級處理主要去除汙水中的懸浮固體汙染物，大多數物理處理方法只能滿足壹級處理的要求。經過壹級處理後，BOD壹般可去除30%左右，達不到排放標準。壹級處理屬於二級處理的預處理。
二級處理主要去除汙水中的膠體和溶解性有機汙染物(BOD、COD)，去除率可達90%以上，使有機汙染物達到排放標準。
三級處理，對可導致水體富營養化的難降解有機物、氮磷等可溶性無機物的進壹步處理。主要方法有生物脫氮除磷、混凝沈澱、砂比、活性炭吸附、離子交換、電滲析等。
整個過程如下:粗格柵去除後的原汙水由汙水提升泵提升，然後進入沈砂池，砂水分離後的汙水進入初沈池，這就是壹級處理(即物理處理)。初沈池出水進入生物處理設備，包括活性汙泥法和生物膜法。(活性汙泥法的反應器包括曝氣池、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)。生物處理設備出水進入二沈池，二沈池出水消毒後排放或進入三級處理。壹級處理到此結束為二級處理，三級處理包括生物脫氮除磷法、混凝沈澱法、砂濾法、活性炭吸附法、離子交換法、電滲析法。二沈池的汙泥壹部分回流至壹沈池或生物處理設備，壹部分進入汙泥濃縮池，再進入汙泥消化池。經過脫水和幹燥設備，汙泥最終得到利用。
各處理構築物的能耗分析
1.汙水提升泵房
進入汙水處理廠的汙水通過粗格柵進入汙水提升泵房，然後由汙水泵提升至沈砂池前場。水泵運行消耗大量能源，占汙水廠運行總能耗的相當大比例，這與汙水流量和揚程有待提高有關。
2.沈砂池
沈砂池的作用是去除高比重的無機顆粒。沈砂池壹般位於泵站和倒虹吸的前面，以減少無機顆粒對泵和管道的磨損。也可安裝在初沈池前，以減輕沈澱池的負荷，改善汙泥處理構築物的處理條件。常用的沈砂池有平流沈砂池、曝氣沈砂池、都樂沈砂池和貝爾沈砂池。
沈砂池的主要能源是砂水分離器和吸砂機，以及曝氣沈砂池的曝氣系統、多爾沈砂池和貝爾沈砂池的動力系統。
3.初級沈澱池
初沈池是壹級汙水處理廠的主題處理構築物，或者設置在生物處理構築物之前，作為二級汙水處理廠的預處理構築物。處理對象為SS和部分BOD5，可以改善生物處理構築物的運行條件，降低其BOD5負荷。初沈池包括平流沈澱池、輻流式沈澱池和立式沈澱池。
初沈池的主要耗能設備是排泥裝置，如鏈帶刮板、刮泥撇渣器、吸泥泵等。但由於排泥周期的影響，初沈池的能耗相對較低。
4.生物處理結構
汙水生物處理單元工藝能耗在汙水廠直接能耗中占相當大的比例，其與汙泥處理單元工藝能耗之和占汙水廠直接能耗的60%以上。活性汙泥法曝氣系統的曝氣是要消耗大量電能的，基本是聯動的，大功率運行，否則達不到好的曝氣效果，處理效果差。氧化溝處理工藝中安裝的曝氣器也是壹種高能耗設備。與活性汙泥法相比，生物膜法能耗較低，但目前應用較少，有待今後推廣。
5.二次沈澱池
二沈池的容積消耗主要在汙泥的泵送和汙水所指示的漂浮物的清除，能耗相對較低。
6.汙泥處理
汙泥處理過程中的濃縮池、汙泥脫水和幹燥消耗大量電能，汙泥處理單元的能耗相當大，這些設備的耗電量非常大。
各種處理構築物的節能途徑
1.汙水提升泵房
為了節約能耗，汙水提升泵房主要考慮如何節約電能。正確、科學地選擇水泵，使水泵工作在高效區是壹種有效的手段。合理利用地形，降低汙水提升高度，也是降低泵軸功率n的有效途徑。定期維護泵和減少摩擦也可以降低功耗。
2.沈砂池
使用平流沈砂池，避免需要動力設備的沈砂池，如平流沈砂池。采用重力排砂，避免機械排砂，可大大節約能耗。
3.初級沈澱池
初沈池能耗較低，主要能源花在排泥設備上。靜水壓力法無疑會大大降低能耗。
4.生物處理結構
國外學者通過能耗和成本效益分析對生物處理工藝進行了比較。他們認為處理設施的大部分能耗發生在電機等單壹設備上，因此節能應從提高全廠的功率因數、選擇高效的機電設備和降低高峰用電要求入手。他們提出的節能措施不僅包括改善電機的電氣性能，還包括解決操作的技術問題，以及從汙水廠的產品中回收能量。
恢復).
曝氣系統的能耗相當大，對曝氣系統能耗和能效的研究總是涉及到曝氣設備的改造和創新。雖然新的曝氣設備層出不窮，但目前仍可分為兩種:1是利用浸沒式多孔擴散器或空氣噴嘴產生氣泡將氧氣轉移到水溶液中的方法，第二種是利用機械方法攪拌汙水使大氣中的氧氣溶解在水中的方法。微孔曝氣、曝氣擴散器的布置和曝氣系統的調整都是節能的有效措施。提出了壹種節能生物除磷方案，即在傳統活性汙泥處理廠的曝氣池中設置前置厭氧區，用淹沒式攪拌器攪拌。這種簡單的改造可以節省近20%的曝氣能耗，如果計入混合能耗，節能量也可以達到12%。自動控制系統在汙水處理中的應用可以節約能源。曝氣系統進行分段曝氣，溶解氧存在濃度梯度，既降低了能耗，又提高了處理效果，減少了汙泥量。
在生物膜法中采用厭氧處理可以明顯降低能耗。
5.二次沈澱池
研究排泥設備，改進二沈池排泥方式是降低能耗的有效方法。
6.汙泥處理
汙泥處理系統的節能研究主要集中在汙泥處理的能量回收上。從汙水汙泥中的有機汙染物中回收能量進行處理，早在上世紀初就已付諸實踐，但在能源危機之前並未受到重視。目前的回收途徑有兩種:壹種是汙泥厭氧消化氣的利用，另壹種是汙泥焚燒余熱的利用。
消化氣體性質穩定，易於儲存。可以通過內燃機或燃料電池轉化為機械能或電能，也可以回收余熱用於加熱消化汙泥。因此，消化氣的利用可以不同程度地解決汙水廠的能源自給問題。林等人比較了沼氣發生器和燃料電池兩種利用形式，認為燃料電池具有較高的能量利用率和良好的發展前景。消化氣體的最大化利用是提高能量效率的主要途徑。並網沼氣發電機組的研究和應用已在國內得到應用，是大型汙水處理廠沼氣綜合利用的壹條可行途徑。
另壹種能源回收方式是在汙水處理廠旁邊建設城市固體廢物焚燒廠，將固體廢物與汙水汙泥壹起焚燒，獲得的電能用於處理廠的運行。
城市汙水處理的能耗分析和研究往往與節能技術和手段的發展不同步。由於缺乏對汙水處理能量平衡分析方法的研究，節能措施的制定和實施往往提前。大多數節能途徑和手段往往是處理廠的運行管理人員結合各處理設施的實際情況提出的，具有經驗性和個體性，不壹定適用於其他汙水廠甚至工藝相似的汙水廠；另壹方面，從廣義上講，汙水處理領域的技術創新、新材料、新設備的使用都蘊含著節能增效的潛力，因此節能的途徑和手段往往非常廣泛。
國內外城市汙水處理廠概況
水是經濟發展和社會可持續發展的重要因素。隨著城市規模的不斷擴大和人口的增加，水汙染已成為壹個主要問題。城市汙水是目前江河湖泊水汙染的重要原因，是制約許多城市可持續發展的主要原因之壹。“環境保護”是中國的基本國策。2000年中國可持續發展戰略與對策目標要求城市汙水集中處理率達到20%。目前，我國正處於城市汙水處理的大發展時期，特別是隨著國家西部大開發戰略的實施，中西部地區的環境和生態保護已被提上議事日程。
自200年前的工業革命以來，人們越來越重視城市生活汙水的處理。城市汙水處理率已經成為壹個地區文明與否的重要標誌。在過去的200年中，城市汙水處理從最初的自然處理和簡單的初級處理發展到利用各種先進技術對汙水進行深度處理和回用。處理工藝也從傳統的活性汙泥法、氧化溝法發展到A/O、A2/O、AB、SBR(包括CCAS法)等工藝，以滿足不同的出水要求。與國外發達國家相比，我國城市汙水處理起步較晚，目前城市汙水處理率僅為6.7%。我們在大力吸引國外先進技術、設備和經驗的同時，必須結合中國的發展，特別是當地的實際情況，探索適合中國實際情況的城市汙水處理系統。
結合中國的實際情況，借鑒國外的先進技術和經驗，城市汙水處理廠的建設應符合以下發展方向:
(1)總投資省。中國作為發展中國家，經濟發展需要巨額資金，因此嚴格控制投資總量對國民經濟大有裨益。
(2)運營成本低。運行費用是汙水處理廠正常運行的重要因素，也是判斷壹套工藝好壞的主要指標之壹。
(3)它占據了壹個省。中國人口眾多，人均土地資源極其稀缺。土地資源是中國許多城市發展和規劃的重要因素。
(4)脫氮除磷效果。隨著我國大面積水環境的富營養化，汙水脫氮除磷已成為壹個亟待解決的問題。我國最新的國家汙水綜合排放標準(GB8978-1996)也明確規定適用於所有排汙單位，並且非常嚴格地規定了磷酸鹽排放標準和氨氮排放標準。這意味著未來大部分城市汙水處理廠都要考慮脫氮除磷的問題。
(5)現代先進技術與環保工程的有機結合。現代先進技術，特別是計算機技術和自動控制系統設備的出現和完善，為環保工程的發展提供了強有力的支持。目前，國外發達國家的汙水處理廠大多采用先進的計算機管理和自動控制系統，以保證汙水處理廠的正常運行和穩定合格的出水，而我國在這方面還比較落後。計算機控制和管理也將是我國城市汙水處理廠的發展方向。
結論
汙水處理是壹項能源密集型的綜合技術。壹段時間以來，高能耗和高運行成本在壹定程度上阻礙了我國城市汙水處理廠的建設，部分已建成的處理廠也因能耗原因處於停工或半停工狀態。在未來很長壹段時間內，能耗問題將成為城市汙水處理的瓶頸。能否解決汙水處理廠的能耗問題，合理分配能源，成為決定汙水處理廠運行效率的關鍵因素。能耗是否低也是未來新建汙水處理廠可行性分析的決定性因素。發展高能效的汙水處理技術，合理設計和運行汙水處理廠，將是未來汙水處理廠設計和運行的必由之路。
目前汙水處理的難點在於降低水中高含量的氯離子和氟離子。