現代的污水處理技術，按其作用原理可分為四大類：
物理法
化學法
物理化學法
生物法
物理法
重力分離（即沉淀）法：粉塵儀利用污水中呈懸浮狀的污染物和水比重不同的原理，借重力沉降（或上?。┳饔?，使其水中懸浮物分離出來。沉淀（或上?。┨幚碓O備有沉砂池、沉淀池和隔油池。
在污水處理與利用方法中，沉淀與上浮法常常作為其他處理方法前的預處理。如用生物處理法處理污水時，一般需事先經過預沉池除大部分懸浮物質減少生化處理構筑物的處理負荷，而經過生物處理后的出水仍要經過二次沉淀池的處理，進行泥水分離保證出水水質。
過濾法：利用過濾介質截流污水中的懸浮物。過濾介質有鋼條、篩網、砂布、塑料、微孔管等，常用的過濾設備有：格柵、柵網、微濾機、砂濾機、真空濾機、壓濾機等（后兩種濾機多用于污泥脫水）。
氣?。ǜ∵x）法：將空氣通入污水中，并以微小氣泡形式從水中析出成為載體，污水中相對密度接近于水的微小顆粒狀的污染物質（如乳化油）粘附在氣泡上，并隨氣泡上升至水面，形成泡沫--氣、水、懸浮顆粒（油）三相混合體，從而使污水中的污染物質得以從污水中分離出來。根據空氣打入方式不同，氣浮處理設備有：加壓溶氣氣浮法、葉輪氣浮法和射流氣浮法等。為了提高氣浮效果，有時需向污水中投加混凝劑。
離心分離法：含有懸浮污染物質的污水在高速旋轉時，由于懸浮顆粒（如乳化油）和污水的質量不同，因此旋轉時受到的離心力大小不同，質量大的被甩到外圍，質量小的則留在內圈，通過不同的出口分別引導出來，從而回收污水中的有用物質（如乳化油），并凈化污水。
反滲透：利用一種特殊的半滲透膜，在一定壓力下，將水分子壓過去，而溶解于水中的污染物質則被膜所截留，污水被濃縮，而被壓透過膜的水就是處理過的水。目前該處理方法已用于海水淡化、含重金屬廢水處理及污水的深度處理等方面。

化學法
化學沉淀法：向污水中投加某種化學物質，使它與污水中的溶解性物質發生互換反應，生成難溶于水的沉淀物，以降低污水中溶解物質的方法。這種處理法常用于含重金屬、氰化物等工業生產污水的處理。
混凝法：水中呈膠體狀態的污染物質，通常都帶有負電荷，膠體顆粒之間互相排斥形成穩定的混合液，若向水中投加帶有相反電荷的電解質（即混凝劑），可使污水中的膠體顆粒改變為呈電中性，失去穩定性，并在分子引力作用下，凝聚成大顆粒而下沉。通過混凝法可去除污水中細分散固體顆粒，乳狀油及膠體物質等。
中和法：用于處理酸性廢水和堿性廢水。向酸性廢水中投加堿性物質如石灰、氫氧化納、石灰石等，使廢水變為中性。對堿性廢水可吹入含有CO2的煙道氣進行中和，也可用其它的酸性物質進行中和。
氧化還原法：廢水中呈溶解狀態的有機或無機污染物，在投加氧化劑或還原劑后，由于電子的遷移，而發生氧化或還原作用，使其轉化為無害的物質。

物理化學法
萃取法（液-液）法：將不溶于水的溶劑投入污水之中，使污水中的溶質溶于溶劑中，然后利用溶劑與水的比重差，將溶劑分離出來。再利用溶劑與溶質的沸點差，將溶質蒸餾回收，再生后的溶劑可循環使用。
吸附法：利用多孔性的固體物質，使污水中的一種或多種物質被吸附在固體表面而去除的方法。常用的吸附劑有活性炭。此法可用于吸附污水中的酚、汞、鉻、氰等有毒物質。吸附法目前多用于污水的深度處理。
離子交換法：利用離子交換劑的離子交換作用來置換污水中的離子化物質。隨著離子交換樹脂的生產和使用技術的發展，近年來在回收和處理工業污水的有毒物質方面，由于效果良好，操作方便而得到一定的應用。
目前離子交換法廣泛用于去除污水中的雜質，例去除（回收）污水中的銅、鎳、鎘、鋅、汞、金、銀、鉑、磷酸、硝酸、氨、有機物和放射性物質等。
電滲析法：電滲析的基本原理是在外如直流電場作用下，利用陰、陽離子交換膜對水中離子的選擇透過性，使一部分溶液中的離子遷移到另一部分溶液中去，以達到濃縮、純化、合成、分離的目的。

生物法
污水的生物處理法就是利用微生物新陳代謝功能，使污水中呈溶解和膠體狀態的有機污染物被降解并轉化為無害的物質，使污水得以凈化，屬于生物處理法的工藝又可以根據參與作用的微生物種類和供氧情況，分為兩大類即好氧生物處理及厭氧生物處理。

好氧生物處理法：在有氧的條件下，借助于好氧微生物（主要是好氧菌）的作用來進行的。又分為活性污泥法、生物膜法。
活性污泥法：這是當前使用zui廣泛的一種生物處理法。 該法是將空氣連續鼓入曝氣池的污水中，經過一段時間，水中即形成繁殖有巨量好氧性微生物的絮凝體---活性污泥， 它能夠吸附水中的有機物，生活在活性污泥上的微生物以有機物為食料，獲得能量并不斷生長繁殖。從曝氣池流出并含有大量活性污泥的污水---混合液， 進入沉淀池經沉淀分離后，澄清的水被凈化排放，沉淀分離出的污泥作為種泥，部分地回流進入曝氣池，剩余的（增殖）部分從沉淀池排放。
（2）生物膜法：使污水連續流經固體填料（碎石、煤渣或塑料填料），在填料上大量繁殖生長微生物形成污泥狀的生物膜。生物膜上的微生物能夠起到與活性污泥同樣的凈化作用，吸附和降解水中的有機污染物，從填料上脫落下來的衰老生物膜隨處理后的污水流入沉淀池，經沉淀泥水分離，污水得以凈化而排放。
厭氧生物處理法：在無氧的條件下，利用厭氧微生物的作用來進行的。
厭氧生物處理法經過多年的發展，現已成為污水處理的主要方法之一。目前，厭氧生物處理法不但可用于處理高濃度和中等濃度的有機污水，還可以用于低濃度有機污水的處理。