活性污泥法的进化：作为百年经典，活性污泥法利用微生物群落吞噬有机污染物。现代工艺如A²/O（厌氧 - 缺氧 - 好氧）及其改良版，通过精准控制溶解氧和回流比，不仅能去除有机物，还能高效脱氮除磷，遏制水体富营养化。
膜技术的革命：膜生物反应器（MBR）的出现是里程碑式的突破。它将膜分离技术与生物处理完美结合，用孔径仅为0.01微米的膜组件取代了传统的二沉池。这不仅大幅缩小了占地面积，更使出水水质直接跃升至地表水IV类甚至更高，为污水再生回用奠定了坚实基础。
生态处理的回归：对于分散式污水或尾水深度净化，人工湿地等生态处理技术重新受到重视。利用植物根系、土壤基质和微生物的协同作用，以低能耗实现水质提升，同时构建出优美的景观空间，实现了治污与生态的双赢。
水资源再生：经过深度处理（如反渗透、高级氧化）的再生水，广泛用于城市绿化、工业冷却、河道补给，甚至在部分缺水地区补充饮用水源，极大缓解了水资源短缺危机。
能源自给：污泥中蕴含大量有机质。通过厌氧消化技术，可将污泥转化为沼气，用于发电或提纯为天然气。先进的污水厂已能实现能源自给自足，甚至向电网输电，成为“碳中和”先锋。
营养物质回收：从污泥或高浓度废水中回收磷、氮，制成缓释肥料，不仅减少了化肥使用，更解决了磷矿资源枯竭的战略隐患。