污水處理（sewage treatment,wastewater treatment），是為使污水達到排水某一水體或再次使用的水質要求，并對其進行凈化的過程。污水處理被廣泛應用于建筑、農業，交通、能源、石化、環保、城市景觀、醫療、餐飲等各個領域，也越來越多地走進尋常百姓的日常生活。污水處理行業的上游供應商主要是污水處理設備的制造商和污水處理藥劑供應商。都屬于發展較快，需求狀況良好的行業。
按污水來源分類，污水處理一般分為生產污水處理和生活污水處理。生產污水包括工業污水、農業污水以及醫療污水等，而生活污水就是日常生活產生的污水，是指各種形式的無機物和有機物的復雜混合物，包括：①漂浮和懸浮的大小固體顆粒；②膠狀和凝膠狀擴散物；③純溶液。
按水污的質性來分，水的污染有兩類：一類是自然污染；另一類是人為污染。當前對水體危害較大的是人為污染。水污染可根據污染雜質的不同而主要分為化學性污染、物理性污染和生物性污染三大類。
污染物主要有：⑴未經處理而排放的工業廢水；⑵未經處理而排放的生活污水；⑶大量使用化肥、農藥、除草劑的農田污水；⑷堆放在河邊的工業廢棄物和生活垃圾；⑸水土流失；⑹礦山污水。
處理污水的方法很多，一般可歸納為物理法、化學法和生物法等。
污水處理廠：有人調查100多座大處理廠，一半曬太陽呢，還有資金不足\成本高\效率低的，普遍效率不足70%，低的只有40%。
污水處理成本能耗情況：基本都是高能耗\低效率。
2013年城市生活污水排放已是中國城市水的主要污染源城市生活污水處理是當前和今后城市節水和城市水環境保護工作的重中之重，這就要求我們要把處理生活污水設施的建設作為城市基礎設施的重要內容來抓，而且是急不可待的事情。
隨著科技的發展，污水的直接利用已成為可能，使用污水源熱泵系統對城市原生污水進行利用。
所謂原生污水就城市直接排放未經處理的生活或者是工業廢水，現階段的利用方法是原生污水直接進入污水源熱泵系統進行換熱，在消耗少量電力的情況下為城市建筑物室內制冷供暖。污水再利用有幾個技術難點需要克服：堵塞，腐蝕，換熱效率。
污水源熱泵系統是有污水換熱器和污水源熱泵兩部分構成。城市原生污水直接進入污水換熱器進行換熱后，換取的熱量由污水源熱泵內部的熱泵做功傳遞到室內。
對城市原生污水再利用，優點是：節能環保，無污染。

處理方式
村鎮污水主要由生活污水和農業廢水組成。生活污水成分比較固定，主要含有碳水化合物、蛋白質、氨基酸、脂肪等有機物，比較適合于細菌的生長，成為細菌、病毒生存繁殖的場所；但生活污水一般不含有毒性，且具有一定的肥效，可用來灌溉農田。農業廢水的成分則多種多樣，不同的季節，不同的地方，不同發展目標的村鎮，其廢水需要用不同的處理方法。在處理污水時，為減小污水排放量及其復雜程度，應結合國家正在大力推廣的沼氣池建設，將生活用水中的沖廁用水(黑水)和其他生活用水(灰水)分開。灰水用自然凈化系統處理，黑水以及人畜糞便經厭氧沼氣池處理，不但可以降低污水的排放量、復雜程度和處理費用，而且對發展農村清潔新能源，保護人居環境、促進農村經濟社會的可持續發展等具有重要的意義。
污水處理站的作用是對生產、生活污水進行處理，達到規定的排放標準，是保護環境的重要設施。工業發達國家的污水處理站已經很普遍，而我國村鎮的污水處理站很少，但今后會逐漸多起來。要使這些污水處理站真正發揮作用，還需要靠嚴格的排放制度、組織和管理體制來保證。
有條件的村莊，應聯村或單村建設污水處理站。并應符合下列規定：
①雨污分流時，將污水輸送至污水處理站進行處理；
②雨污合流時，將合流污水輸送至污水處理站進行處理；在污水處理站前，宜設置截流井，排除雨季的合流污水；
③污水處理站可采用人工濕地，生物濾池或穩定塘等生化處理技術，也可根據當地條件，采用其他有工程實例或成熟經驗的處理技術。
人工濕地適合處理純生活污水或雨污合流污水，占地面積較大，宜采用二級串聯；生物濾池的平面形狀宜采用圓形或矩形。填料應質堅、耐腐蝕、高強度、比表面積大、孔隙率高，宜采用碎石、卵石、爐渣、焦炭等無機濾料；地理環境適合且技術條件允許時，村莊污水可考慮采用荒地、廢地以及坑塘、洼地等穩定塘處理系統。用作二級處理的穩定塘系統，處理規模不宜大于5000m3/d。
站的選址，應布置在夏季主導風向下方，村鎮水體的下游，地勢較低處，便于污水匯流入污水處理站，不污染村鎮用水，處理后便于向下游排放。它和村鎮的居住區有一段防護距離，以減小對居住區的污染。如果考慮污水用于農田灌溉及污泥肥田，其選址則相應的要和農田灌溉區靠近，便于運輸。醫療機構的污水必須進行嚴格的消毒處理，達到規定的排放標準后，才能排入污水管網，并應符合國家現行的標準《醫院污水處理設計規范》(CECS07:2004)的有關規定。利用中水時，水質應符合國家現行的標準《建筑中水設計規范》(GB50336-2002)和《污水再生利用工程設計規范》(GB503352002)的有關規定，并應設置開閉裝置，在突發公共衛生事件時停止使用。
污水處理站出水應符合現行國家標準《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的相關規定；污水處理站出水用于農田灌溉時，應符合現行國家標準《農田灌溉水質標準》(GB5084-2005)的有關規定。污水處理與利用的方法很多，選擇方案應考慮以下因素：
①環境保護對污水的處理程度要求；
②污水的水量和水質；
③投資能力。污水處理技術，就是采用各種方法將污水中所含有的污染物分離出來，或將污染物轉化成無害物質，從而使污水得到凈化。
外國污水處理具有以下特點：
一是城市污水和工業廢水處理設備已實現標準化、定型化、系列化和成套化，已構成門類齊全、商品化程度高的水處理設備工業。
二是水處理單元設備，如沉淀、過濾、萃取、吸附、微濾、電滲析等已形成專業化規模生產，品種、規格、質量相對穩定，性能參數可靠，用戶選擇十分方便。
三是城市污水成套設備向大型化發展，工業廢水處理設備隨著工藝的成熟而趨于專門化、成套化。
四是與水處理相配套的風機、水泵、閥門等通用設備已逐步實現專門化設計，并組織生產，以滿足特殊需要。
五是水資源緊張、水體富營養化、飲水安全導致廢水深度處理設備和消毒設備有相當程度的發展。
六是厭氧處理技術重新引起重視，促進了厭氧處理設備在高濃度有機廢水處理上的應用。