污水一级处理采用物理方法，如筛分过滤、沉淀等，去除污水中不溶性悬浮物和浮物。污水二级处理主要是利用生物处理方法，即通过微生物代谢过程中的物质转化，将各种复杂有机物氧化降解为简单物质。生物处理对污水质量、水温、水中溶解氧含量、pH值等有一定的要求。
污水的第三阶段处理是以一级和二级处理为基础，采用混凝、过滤、离子交换、反渗透等物理化学方法去除污水中的不溶性有机物、磷、氮等营养物质。污水中污染物的组成非常复杂，往往需要上述方法的结合才能满足处理要求。
污水的一级处理是预处理，二次处理是主体，处理后的污水一般可以达到排放标准，三级处理是先进的处理，出水水质良好，甚至可以达到饮用水质量标准，但处理费用高，除一些极端缺水的国家和地区外，应用较少。目前，我国许多城市正准备建设和扩建二次污水处理厂，以解决日益严重的水污染问题。
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