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。

1.自动化与在线监测：关键工艺环节实现自动化控制，大量在线水质、流量、设备状态监测仪表实时传输数据。
2.大数据与智能分析：利用中央控制系统和云平台，对海量运行数据进行采集、分析和预警，实现工艺优化、能耗管理、故障预判。
3.精细化运营：基于数据分析，对曝气量、药剂投加、污泥回流比等进行精细化调节，提升处理效率，降低运行成本（电耗、药耗）。
4.管网智慧管理：运用GIS、流量监测、检测等技术，加强对庞大污水收集管网的监控、诊断和养护，减少渗漏、溢流风险。
运维模式与挑战：
北京废水处理厂多采用特许经营（BOT/TOT）或与社会资本合作（PPP）模式，由水务公司负责设计、建设、长期运营维护（通常20-30年）。这种模式引入了管理经验和技术，但也对运营商的综合能力（技术、管理、资金）提出了极高要求。运维面临的主要挑战包括：
*管网系统复杂性：老旧管网维护、雨污合流制区域改造、新城区管网配套等。
*进水水质波动：需应对非正常进水（如高浓度工业废水、雨季低浓度雨水稀释）的冲击。

工艺运行稳定性与适应性：
*水质波动应对：石家庄工业废水占比可能较高，成分复杂且波动大（如制药、化工）。需加强进水监测，及时调整工艺参数（如曝气量、回流比、药剂投加），确保生化系统稳定，防止冲击负荷导致出水超标。
*低温运行保障：冬季寒冷漫长，需特别关注生化池水温。采取保温措施（如覆盖、蒸汽/热水伴热），优化污泥浓度（MLSS）和污泥龄（SRT），必要时投加耐低温或碳源，保证硝化反硝化效率，严防氨氮、总氮超标。
*污泥管理：控制污泥浓度、沉降性能（SVI）和回流比。冬季注意污泥活性，夏季防范污泥膨胀。污泥脱水环节需根据泥质调整药剂种类和投加量，确保脱水效果达标，并规范处置途径。