随着我国水污染的加剧，对某些污染较为严重的水体，尤其当水中含有溶解性的有毒有害物质，特别是具有“三致”致癌、致畸、致突变的有机污染物）或“三致”前体物（如腐殖酸等）时，水的常规处理工艺（即混凝、沉淀、过滤、消毒）就难以解决。于是便在常规处理的基础上增加了预处理或深度处理。前者设在常规处理之前，后者置于常规处理之后。预处理和深度处理的主要对象是水中含有有机污染物，且多在饮用永处理或污本需用时采用。
污水处理设备预处理的主要方法有：粉末活性炭吸附法、臭氧或高锰酸铆氧化法；生物滤池、生物接触氧化池及生物转盘等生物氧化法等。这些方法有其各自的优缺点，对有机物去除外还兼有去除臭、味和色的作用。
深度处理的主要方法有：粒状话性炭吸附法；臭氧一粒状活炭联用法或生物活性炭法；合成树脂吸附法；光化学氧化法；超滤法及叵渗透法，等等。污染水源的饮用水预处理和深度处理自80年代开始，受到各国的广泛重视，当前仍处在研究和发展阶段。
污水处理的基本方法
污水处理的基本方法，就是采用各种手段和技术，将污水中的污染物质分离去除、回收利用，或将其转化为无害物质，使污水得到净化。现代污水处理技术，按作用原理可分为物理处理法、化学处理法和生物化学处理法三种。
物理处理法：利用物理作用分离污水中呈悬浮固体状态的污染物质．方法有：筛滤、沉淀、上浮、过滤和反渗透等方法。
化学处理法；利用化学反应的作用，分离口收污水中处于各种形态的污染物质（包括悬浮的、胶体的、溶解的等），主要方法有：中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、李取、吸附、离子交换、电渗析和反渗透等。化学处理法多用于生产污水的处理。
生物化学法：利用微生物的代谢作用，使污水中呈溶解胶体状态的有机污染物质，转化为稳定的元害物质。其方法按微生物的作用分为：好氧氧化和厌氧还原两大类。前者广泛用于处理城市污水及有机性生产污水，其中有活性污泥法和生物膜法两种循者多用于处理高浓度有机污水与污水处理中产生的污泥。
城市污水和生产污水中的污染物质是复杂的，常常需要多种方法的组合，才能去除不同性质的污染物，达到处理要求的程度。
按污水处理程度又可分；一级二级和三级处理。
一级处理；主要去除污水中呈悬浮状态的固体物质，物理处理法中的大部分方法只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般只能去除70%左右，仍然不能排放，必须进行二级处理。因此，一级处理又称为二级处理的预处理。
二级处理：主要是大幅度地去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物（即BOD、COD物质）。去除率可达90%以上。一般地说，处理后的污水，有机污染物可达排放标准。
三级处理；是在一级、二级处理后，进一步去除水中难降解的有机污染物、氮和磷等能导致水体富营养化的可溶性无机物等，主要处理方法有：生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗析法等。
三级处理是深度处理的同义语，但二者又不完全相同。三级处理常设在二级处理之后用于污水的迸一步处理，而深度处理则多以污水回收、再用为目的，是设在一级或二级处理后增加的处理工艺。污水经深度处理后作为工业上的重复利用、补给水源及生活用水等，应用范围极为广泛。
污泥是污水处理过程的产物。污泥都含有大量的有机物，富有肥效，可以作为农肥使用，但其中也合有多种细菌和寄生虫卵以及生产污水中带来的重金属离子等，因此，在使用前应进行菌定与无害化处理。污泥处理的主要方法是咸量处理（如浓缩、脱水等）、稳定处理（如厌氧消化、好氧消化等）、综合利用（如消化气利用、农业利用等）以及污泥的最终处置（如干燥焚烧、填地投海、建筑材料等儿
对于某种污水，采取何种处理方法或由哪几种处理方法组成的处理系统，要根据污水的水质、水量，回收其中有用物质的可能性和经济性，排放水体的具体条件，并通过调查研究和经济技术比较后决定，必要时还需进行试验。
