城镇污水包括城镇居民生活污水，机关、学校、医院、商业服务机构和各种公共设施排水，以及允许排入城镇污水收集系统的工业废水和初期雨水等。城镇污水处理的目的是去除或降解污水中的悬浮固体、有机物、病原体和植物营养盐。其中悬浮固体一般为100～350毫克/升，使污水呈现浑浊状态。有机物包括蛋白质、碳水化合物、油脂等，常用5日生化需氧量（BOD5）表示。有机物又可分为可溶性和不溶性两种，后者通常存在于悬浮固体中。一般城镇污水的BOD5为100～300毫克/升，平均为200毫克/升（有大量工业废水流入的情况除外）。由于BOD5在测定和使用中有局限性，有时用总有机碳量（TOC）、化学需氧量（CODcr）或耗氧量（OC）等来表示。污水中的病原体包括致病细菌、病毒和寄生虫卵等。植物营养盐通常指氮和磷，其主要来源是动物和人类的排泄物及工业废水。含有大量氮、磷的污水排入静止或流动缓慢的湖泊、水库、近海或半封闭的海湾，会导致受纳水体的富营养化，产生水华或赤潮。

城镇产业结构区域特定差异、受雨季影响及用水量时变化系数较大，因此污水水量、水质变化大。其处理特点主要是：①相对于城市，城镇的人口少，经济发展水平偏低，用水量标准较低，污水处理规模小。②城镇生活污水可直接送往污水处理厂处理。③与生活污水水质相近的工业废水，可排入城镇排水系统。④含重金属或有毒物质的工业废水须在工厂内预处理，符合CJ 3082—1999《污水排入城市下水道水质标准》后才允许排入城镇排水系统。⑤雨水可不进行处理，但其初期的地面径流通常污染较严重，不能满足受纳水体水质要求时，应将初期雨水截留到污水处理厂进行处理。

城镇污水处理可分为污水一级处理、污水二级处理和污水三级处理。根据不同需要，对城镇污水采用不同级别的处理方法。一般以一级处理为预处理，以二级处理为主体，必要时再进行三级处理，使污水达到排放标准或补充工业用水。污水一级处理包括物理处理和化学处理，是通过沉淀、浮选、过滤等物理方法去除污水中与水的密度不同的污染物，如固体、油脂及寄生虫卵等；或通过混凝、氧化、中和等化学方法，使污水中的强酸、强碱和过浓的有毒物质得到初步净化，为二级处理提供适宜的水质条件。污水二级处理是污水经一级处理后，再经过有活性污泥的曝气池及沉淀池，去除污水中的有机污染物，得到进一步净化的工艺过程。三级处理一般属于污水深度处理。三级处理根据进水水质，采用相应处理方法，如凝集沉淀、活性炭过滤、逆渗透、离子交换和电渗析等，进一步去除污水中的其他污染成分（如氮、磷、微细悬浮物、微量有机物和无机盐等）的工艺处理过程。污水经三级处理后称为再生水，可达到工业用水或城市用水的水质标准。

选择污水处理方法时，应结合城镇水质、水量特点，充分考虑城镇的发展趋势，根据受纳水体的纳污能力合理确定处理出水所需达到的标准及相应的污水处理工艺。常规处理工艺有氧化沟工艺、序批式活性污泥（SBR）工艺、水解-好氧生物处理工艺、缺氧-好氧生物处理工艺、生物接触氧化工艺、生物滤池工艺、稳定塘和人工湿地生态处理工艺等。选择三级处理工艺时，应根据再生水利用的水质要求确定相应处理工艺。

由于城镇化水平越来越高、资源不足和天然水体的严重污染，采用常规生物处理水质也往往不能达到受纳水体的功能要求。为了提高污水处理厂出水的水质，城镇污水正向深度处理发展。根据区域经济发展实际和循环发展需求对污水处理工艺进行改进、升级。