城市污水處理技術就是利用各種設施設備和工藝技術，將污水所含的污染物質從水中分離去除，使有害的物質轉化為無害的物質、有用的物質，水則得到凈化，并使資源得到充分利用。通常有物理處理技術、化學處理技術、物理化學處理技術、生物處理技術等。

物理處理技術在城市污水處理中應用的有沉淀技術、過濾技術、氣浮技術等。化學處理技術和物理化學處理技術有中和、加藥混凝、離子交換等。生物處理技術有好氧性氧化分解和厭氧生物發酵技術。城市污水處理工藝，實際上是以上這些技術的應用與組合。按流程和處理程序劃分，可分為預處理工藝，一級處理工藝、二級處理工藝、深度處理工藝和污泥處理工藝。

預處理工藝通常包括格柵處理，泵房抽升和沉砂處理。格柵處理的目的是截流大塊物質以保護后續水泵管線、設備的正常運行。泵房抽升的目的是提高水頭，以保證污水可以靠重力流過后續建在地面上的各個處理構筑物。沉砂處理的目的是去除污水中裹攜的砂、石與大塊顆粒物，以減少它們在后續構筑物中的沉降，防止造成設施淤砂，影響功效，造成磨損堵塞，影響管線設備的正常運行。

一級處理工藝主要是初級沉淀池，目的是將污水中懸浮物盡可能地沉降去除，一般初次沉淀池可去除50%左右的懸浮物和25%左右的BOD5。二級處理主要是由曝氣池和二次沉淀池構成，利用曝氣風機及專用曝氣裝置向曝氣池內供氧，主要目的是通過微生物的新陳代謝將污水中的大部分污染物變成CO2和H2O，這也就是耗氧技術。

曝氣池內微生物在反應過后與水一起源源不斷地流入二次沉淀池，微生物沉在池底，并通過管道和泵回送到曝氣池前端與新流入的污水混合；二次沉淀池上面澄清的處理水則源源不斷地通過出水堰流出污水廠。深度處理是為了滿足高標準的受納水體要求或回用于工業等特殊用途而進行的進一步處理 ，通用的工藝有混凝沉淀和過濾。

深度處理的末端往往還要有加氯要求和接觸池，隨著城市社會經濟的高水平發展，深度處理是未來發展的需要。污泥處理主要包括濃縮、消化、脫水、堆肥或家用填埋。濃縮有機械濃縮 或重力濃縮，后續的消化通常是厭氧中溫消化，也就是厭氧技術。消化產生的沼氣可作為能源燃燒或發電，或用于作化工產品等。

消化產生的污泥性質穩定，具有肥效，經過脫水，減少體積成餅成形，有利運輸。為了進一步改善污泥的衛生學質量，污泥還可以進行人工堆肥或機械堆肥。堆肥 后的污泥是一種很好的土壤改良劑。對重金屬含量超標的污泥，經脫水處理后要慎重處置，一般需要將其填埋封閉起來。