汙水處理廠現在采用的工藝大多是氧化溝工藝。氧化溝主要針對生活汙水，適當的有些工業廢水也可，但對於工業廢水超過壹半的水質來說，它幾乎無效。
氧化溝工藝又分為多種。
卡羅賽氧化溝工藝是壹種多溝串聯系統。目前全球已有500多座卡羅賽氧化溝。它對BOD5的去除率高達95%——99%，脫氮率為90%，磷的去除率為50%。
工藝更為復雜全面的是奧貝爾氧化溝。大部分城市皆為奧貝爾氧化溝工藝。它的特點是依靠三溝工作狀態的轉換，省去汙泥回流，節省了電耗和基建費用。
開發基建投資低、能耗低、運行維護費用低的汙水處理工藝，壹直是人們的追求。SBR工藝，又叫序批式活性汙泥工藝，由於省去獨立的二沈池系統，布置緊湊且基建和運行費用低，而且處理效果好，尤其是具有極好的脫氮除磷功能，現在也越來越受到重視，隨之計算機和自動控制技術的發展，SBR工藝成功地應用於城市汙水和各種工業廢水的處理。它的運行原理和傳統的活性汙泥工藝完全壹致，只是運行方式不同。
氧化溝工藝只是去除了水裏的大部分汙染物。直觀的感覺就是，原來的黑濁的汙水變清了。如果想進壹步的利用，那麽還得經過幾道工序。
首先是過濾，濾掉水裏殘留的懸浮物質，然後便是沈澱後殺菌了。以前有加氯殺菌，但加氯具有操作的難度，而且容易出事故，所以汙水處理廠大多不采用。有加二氧化氯的，這是固體，成本比加氯略高。也有采用臭氧殺菌，但也是不易控制，不大安全。現在大多采用紫外線殺菌。這個安全，雖然費用高些，且紫外線殺菌有弊端，它只是把水裏的大腸菌殺昏殺暈，半小時後可能大多會蘇醒過來。但是檢查壹般是在出水口3米之內，所以采用這個辦法的較多。
經過最後幾道工序，水就可以用作工業的冷卻水，綠化水等非飲用的地方。北方大多用在電廠，作冷卻水，還有灌入綠化灑水車，噴到城市的綠地和道路上。
在處理汙水的同時，還會產生大量的汙泥。尤其是北方的城市，汙水裏的汙泥量很大。這些汙泥如果處理不好，那就是汙水處理廠的汙染物了。現在汙水處理廠將汙泥濃縮後，主要是衛生填埋或生產有機化肥。