以市政汙水處理為例，市政汙水處理大致分為一級處理、二級處理以及三級處理
一級處理
一級處理系統又稱為物理處理系統，主要去除汙水中呈懸浮狀態的固體汙染物質，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經過一級處理的汙水，BOD一般可去除30%左右，達不到排放標準。一級處理屬於二級處理的預處理。
粗格柵
粗格柵目的是用來去除可能會堵塞水泵機組及管道閥門的較粗大懸浮物，並保證後續處理設施能正常運行。粗格柵是由一組(或多組)相平行的金屬柵條與框架組成，傾斜安裝在進水的渠道，或進水泵站集水井的進口處，以攔截汙水中粗大的懸浮物及雜質。
沉砂池
汙水在遷移、流動和彙集過程中不可避免會混入泥砂。汙水中的砂如果不預先沉降分離去除，則會影響後續處理設備的運行。沉砂池主要用於去除汙水中粒徑大於0.2mm，密度大於2.65t/立方米的砂粒，以保護管道、閥門等設施免受磨損和阻塞。其工作原理是以重力分離為基礎，故應控制沉砂池的進水流速，使得比重大的無機顆粒下沉，而有機懸浮顆粒能夠隨水流帶走。
提升泵
汙水提升泵的主要作用，就是將汙水從一個水池抽送到另一個水池，或從一個汙水處理環節輸送到另一個處理環節，實現汙水的傳輸作用，在汙水處理過程中使用的比較多些。
汙水提升泵放在汙水處理廠進水口，汙水管網輸送過來的汙水，水位較低，需要用汙水提升泵，將水位較低的汙水抽送到後續的處理工藝設備中。很多汙水處理設施按高程設置，通過水位差，使汙水實現自流，自動流向後續設施中，從而減少能耗。另一個作用，是把上一個水池處理過的汙水，抽送到下一個水池，進行下一個不同的汙水處理工藝。
初沉池
初沉池可除去廢水中的可沉物和漂浮物。廢水經初沉後，約可去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、BOD的20%，按去除單位質量BOD或固體物計算，初沉池是經濟上最為節省的淨化步驟，對於生活汙水和懸浮物較高的工業汙水均易採用初沉池預處理。
二級處理
二級處理又稱為生物處理系統，主要是為了去除汙水中呈膠體和溶解狀態的有機汙染物質（BOD，COD物質），去除率可達90%以上，使有機汙染物達到排放標準，懸浮物去除率達95%出水效果好。
生物池
生物池更多被稱為生物處理系統，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機物為主要目的，其工藝構成多種多樣，可分成活性汙泥法、AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化溝法、穩定塘法、土地處理法等多種處理方法。日前大多數城市汙水處理廠都採用活性汙泥法。
二沉池
二沉池是活性汙泥系統的重要組成部分，其作用主要是使汙泥分離，使混合液澄清、濃縮和迴流活性汙泥。其工作效果能夠直接影響活性汙泥系統的出水水質和迴流汙泥濃度。
進入二沉池活性汙泥性質有以下兩種特點：
1）活性汙泥混合液濃度高（2000-4000mg/L），具有絮凝性，屬於成層沉澱。沉澱是泥水之間有清晰的界面，絮凝體結合整體共同下沉。
2）活性汙泥質輕，易被水帶走，容易產生二次流和異重流的現象，使實際的過水斷面遠遠小於設計的過水斷面。
汙泥處理
汙泥處理是對汙泥進行減量化、穩定化和無害化處理的過程。汙水處理程度越高，就會產生越多的汙泥殘餘物需要加以處理。除非是利用土地處理或汙水塘處理汙水，否則一般的汙水處理廠必須設有汙泥處理設施。對現代化的汙水處理廠而言，汙泥的處理與處置已成為汙水處理系統運行中最複雜、且花費最高的一部分。
其中處理後的汙泥，一部分會迴流回生物處理系統進行再次處理，而另一部分則會進入汙泥濃縮池，之後進入汙泥消化池，最後經過脫水和乾燥設處理後進行利用。
三級處理
三級處理又稱為化學處理系統，是城市汙水處理三個級別中的最後一級，是汙水高級處理（又稱深度處理）措施。汙水經過二級處理後，仍含有磷、氮和難以生物降解的有機物、礦物質、病原體等，需要進一步淨化處理，以便消除汙染。三級處理一般會在消毒池中進行處理。
經過以上步驟處理後且達標的水有直接排入收納水體的，有進行市政回用的，有進行地下水回灌的，有根據不同行業用水水質不同的將上一用水標準較高的單元產生的汙水作為下一單元原水的，更有直接對原水進行深度處理作為飲用水水源的。