市政污水处理主要针对城市生活污水和部分低浓度工业废水，处理后需达到排放标准，部分处理后的中水可用于绿化、景观、道路冲洗等，实现水资源循环利用。市政污水处理工艺选择要结合污水量、污染物成分、排放要求和回用需求，兼顾处理效率、成本和运维便利性。
中小型市政污水处理厂可选择常规生物处理工艺。如活性污泥法、生物膜法等，活性污泥法利用曝气池中的微生物菌群分解污水中的有机物，处理效率高、技术成熟，适合处理水量稳定、污染物浓度适中的污水；生物膜法通过附着在载体上的生物膜分解污染物，抗冲击能力强、污泥产量少，适合中小型污水处理厂和水质波动较大的污水。搭配预处理和深度处理工艺，可满足常规排放要求。
大型市政污水处理厂可采用高效组合工艺。针对水量大、污染物成分复杂的污水，采用“预处理+生物处理+深度处理”的组合工艺，预处理去除大颗粒杂质和悬浮物质，生物处理分解有机污染物，深度处理采用过滤、消毒、脱氮除磷等工艺，提升出水水质，满足中水回用需求。可引入高效生物反应器、膜分离技术等，提高处理效率，减少占地面积，适配城市土地资源紧张的现状。
工艺选择还要考虑运维成本和环保要求。优先选择技术成熟、运维简单、能耗低的工艺，降低长期运行成本。结合城市环保规划，若出水需回用，要强化深度处理工艺，确保水质达标；若排放至敏感水体，需严格控制氮、磷等污染物排放，选择脱氮除磷效果好的工艺。同时要预留工艺扩容空间，适应城市发展带来的污水量增长需求，保障市政污水处理系统长期适配城市环保需求。