物理处理设备：作为“前锋”，负责去除可见固体。格栅拦截粗大漂浮物；沉砂池分离砂砾；沉淀池（如初沉池、二沉池）依靠重力沉降去除悬浮颗粒；气浮装置则利用微气泡粘附并上浮分离油脂及轻质悬浮物；过滤器（砂滤、活性炭滤等）进行深度净化。调节池则确保后续处理的水量水质稳定。
化学处理设备：扮演“药剂师”角色。加药装置（混凝剂、絮凝剂、酸碱、氧化剂等）投加化学药剂；混合反应池/器促使药剂与污染物充分反应形成易于分离的絮体（矾花）；氧化设备（如臭氧发生器、紫外光反应器）用于降解难处理的有机污染物和消毒。
生物处理设备：是系统的“引擎”，利用微生物代谢分解溶解性有机物及氮磷营养盐。活性污泥法设备包括曝气池（提供氧气和混合）和二沉池（泥水分离）；生物膜法则依赖生物滤池、生物转盘或移动床生物反应器（MBBR）内的填料载体培养微生物膜。厌氧反应器（如UASB、IC）则处理高浓度有机废水并产生沼气。
关键设备选型取决于废水水质、处理规模、目标排放标准及投资运行成本。经过这些设备协同作用，废水得以净化，终通过消毒设备（紫外线、氯、臭氧）杀灭病原体后安全排放或回用。
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