1、活性污泥法
近年來，活性污泥法已經成為一種非常成熟的處理工藝，在我國乃至全世界的城市污水環境治理中得到了廣泛應用。活性污泥法具備的主要優勢有污染凈化程度高、出水水質好且穩定等，活性污泥系統主要由四部分組成：曝氣池、沉淀池、污泥回流、剩余污泥排放系統。
首先，將城市污水與活性污泥送入曝氣池進行充分混合，同時將氧氣充入其中與混合物發生好氧代謝反應，盡量將混合物攪拌均勻，促使污水中的有機物、氧氣與微生物進行更好的接觸反應。其次，將混合物送入沉淀池促使固液進行有效分離，保證沉淀池的出水水質。沉淀池含有大量的污泥，部分通過污泥回流系統回流至曝氣池，主要是為了確保曝氣池內微生物濃度能夠滿足污水處理的要求。然而，曝氣池內的生化反應會促進微生物的繁殖，且這部分微生物會從沉淀池排出，從而保障活性污泥系統高效運行。
活性污泥不僅能夠對有機物質進行氧化分解，還具備高效的凝聚、沉降功能，便于沉淀池固液分離。但是，此種方法的應用需要投入較大的成本，占地面積較大，不太符合集約發展理念。對于污水處理的應用，當前更加注重節能、高效、便捷、經濟，以便實現更高的投資效益、資源效益。為此，人們應該從更高的層次來思考城市污水環境治理，在保障污水得到有效處理的同時，兼顧可持續、高質量發展。
2、生物膜法
生物膜法與活性污泥法有著異曲同工之妙，其作為一種污水好氧生物處理技術，在當前城市污水環境治理中也有較廣泛的應用。它主要是對污水中溶解性及膠狀有機物質進行清除，在城市污水生物處理中發揮著至關重要的作用。生物膜法主要是將微生物附著于固體介質表面，用以處理城市污水中的有機污染物。生物膜上附著的菌種有：好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌等，其與原生動物、藻類等生物共同構成生物膜上的生態系統。濾料部分可劃分為四個層次：厭氧層、好氧層、附著水層、運動水層。城市污水中存在大量有機物質，而生物膜能夠將其吸附于膜體之上，然后由上面附著的好氧菌對其進行分解，再由厭氧層上面附著的厭氧菌進行分解，而運動水層主要是將已經喪失功能性的膜片沖走，確保生物膜保有足夠活性且快速再生，使得污水能夠得到持續凈化。然而，此種方式成本高、效率低，所以僅適用于大型污水處理廠。
3、氧化法
當前，人們在城市污水處理中開始對氧化法進行研究和應用，其主要是對城市生活污水進行預處理，是現階段最具發展潛力的一種方式。
氧化法按照氧化劑的種類、發生裝置的類型主要分為五種：化學氧化法、催化氧化法、濕式氧化法，光催化氧化法、超臨界氧化法等。其中，化學氧化法操作便捷、效果明顯，但由于投入的成本較大，所以其在城市生活污水處理中的應用并不廣泛;光催化法具有工藝設備簡單、運行要求不高、氧化能力較強、處理效果較好等優勢，比較契合城市污水處理的發展趨勢;光催化反應主要通過光照進行化學反應，當污水中的分子吸收特定波長的電磁輻射就會產生分子激發態，繼而發生化學反應產生新物質，其中光催化反應的活化能主要來自光子的能量。