污水處理旨在通過物理、化學和生物方法去除污水中的污染物，使其達到排放或回用標準，關鍵原理如下：

　　物理處理原理

　　分離與沉淀：利用污水中懸浮顆粒和水的密度差異，通過重力作用使懸浮顆粒沉淀。比如在初沉池中，較大顆粒的懸浮物會逐漸沉降到池底，從而實現固液初步分離，降低后續處理負荷。

　　過濾與篩濾：借助過濾介質截留污水中的懸浮物質。像格柵可攔截較大的漂浮物和懸浮物，如樹枝、塑料瓶等；砂濾池則通過石英砂等濾料進一步去除較小的顆粒，使水變得更澄清。

　　氣浮：向污水中通入空氣，產生微小氣泡，使污水中的疏水性懸浮顆粒或油類物質附著在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，從而實現固液或液液分離，常用于含油污水等處理。

　　化學處理原理

　　中和：通過向污水中加入酸或堿，調節污水的酸堿度，使其達到中性或接近中性的范圍。例如，在處理酸性廢水時，加入石灰、氫氧化鈉等堿性物質；處理堿性廢水時，則加入硫酸、鹽酸等酸性物質。

　　氧化還原：利用氧化還原反應改變污水中有害物質的化學形態，使其轉化為無害或毒性較小的物質。如用氯氣、臭氧等強氧化劑氧化污水中的有機物、還原性無機物，像將氰化物氧化為無毒物質；也可利用還原劑將高價態的重金屬離子還原為低價態沉淀去除。

　　混凝：向污水中加入混凝劑，使污水中的細小懸浮顆粒和膠體物質凝聚成較大的絮狀物，便于沉淀或過濾分離。常用的混凝劑有硫酸鋁、聚合氯化鋁等，它們能中和膠體顆粒表面的電荷，降低膠體的穩定性，促使顆粒相互碰撞凝聚。

　　生物處理原理

　　好氧生物處理：好氧微生物在有氧的條件下，將污水中的有機物分解為二氧化碳、水和能量。活性污泥法是好氧生物處理的典型工藝，活性污泥中含有大量的細菌、原生動物等微生物，它們以污水中的有機物為食料，通過新陳代謝作用將其分解。生物膜法也是常見的好氧處理方式，微生物附著在填料表面形成生物膜，污水與生物膜接觸時，有機物被生物膜中的微生物降解。

　　厭氧生物處理：在無氧的條件下，厭氧微生物將污水中的有機物分解為甲烷、二氧化碳等。厭氧處理適用于高濃度有機污水的處理，如污泥消化、高濃度有機工業廢水的處理等。在厭氧處理過程中，微生物通過一系列復雜的反應將有機物逐步分解轉化，產生可利用的沼氣。