污水處理廠的工作原理按其處理程度來可分為一級、二級和三級處理。

一級處理主要去除污水中呈懸浮狀態的固體污染物質，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經過一級處理的污水，BOD一般可去除百分之三十左右，達不到排放標準。一級處理屬于二級處理的預處理。

二級處理主要去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物質，去除率可達百分之九十以上，使有機污染物達到排放標準。

三級處理是進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠導致水體富營養化的可溶性無機物等。主要方法有生物脫氮除磷法、混凝沉淀法、砂濾法、活性炭吸附法、離子交換法和電滲析法等。

整個過程為通過粗格柵的原污水經過污水提升泵提升后，經過格柵或者篩率器，之后進入沉砂池，經過砂水分離的污水進入初次沉淀池，初沉池的出水進入生物處理設備，生物處理設備的出水進入二次沉淀池，二沉池的出水經過消毒排放或者進入三級處理。