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。

天津的污水运维主要由市水务局统筹管理，具体由市排水管理处、各区排水管理部门以及多家大型污水处理厂（如津沽、东郊、北辰、咸阳路、张贵庄等）负责实施。全市已建成并运行数十座规模化的污水处理厂，总处理能力达数百万吨/日，覆盖中心城区及主要城、开发区。同时，配套建设了数千公里的污水收集管网和提升泵站，形成了相对完善的污水收集输送体系。
处理工艺与技术：
天津的污水处理厂普遍采用成熟的工艺，如改良A²O（厌氧-缺氧-好氧）、MBR（膜生物反应器）、氧化沟等，有效去除水中的有机物（COD、BOD）、悬浮物、氮磷等污染物。处理后的出水水质严格执行国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A或更高标准。近年来，再生水利用成为重点发展方向，部分处理厂深度处理后的再生水广泛用于工业冷却、城市绿化、道路浇洒、河道景观补水等，显著提高了水资源利用效率。

严控进水水质，加强管控：
*工业废水冲击：河北工业密集，尤其钢铁、化工、制药等行业废水成分复杂、毒性大、可生化性差。运维需密切关注进水水质波动（如COD、氨氮、重金属、有毒物质），与上游企业建立联动机制，严格监督预处理效果，必要时设置在线监测预警和应急调节池，防止冲击生化系统。
*管网渗漏与混接：加强管网巡查，防范地下水渗入稀释污水或雨水混入导致水量水质突变，影响处理效率。尤其雨季需做好应对预案。
精细工艺调控，应对低温挑战：
*低温运行优化：河北冬季漫长寒冷，水温低会显著抑制微生物活性。需针对性调整：
*生化系统：延长污泥龄（SRT），适当提高污泥浓度（MLSS），保障溶解氧（DO）充足（但避免过度曝气），必要时可投加耐冷菌剂或生物填料增加生物量。考虑保温措施（如加盖、深埋曝气池）。