水污染指的是由有害化學物質造成水的使用價值降低或喪失。污水中的酸、堿、氧化劑、銅、鎘、汞、砷等化合物，苯、二氯乙烷、乙二醇等有機毒物，會毒死水生生物，影響飲用水源和風景區景觀。污水中的有機物被微生物分解時消耗水中的氧，影響水生生物的生命，水中溶解氧耗盡后，有機物進行厭氧分解，產生硫化氫、硫醇等難聞氣體，使水質進一步惡化。
除了大家熟知的部分工業生產、農業生產會導致污水排放外，在城市地區，大部分土地被屋頂、道路、停車場所覆蓋，地面滲透性很差。下雨時，雨水遇到滲透性很差的地面，迫使它四處橫流，在雨水橫流過程中帶走了大量的城市污染物。以往，這些雨水不經任何處理，直接通過城市的排水管道排放到當地的河流、湖泊中。
同時，在一些城市，降雨可能會造成另外一個令人頭痛的問題———混合污水溢流。在雨季，污水和雨水同時排放，或者排放到污水處理廠的水量太多，遠遠超出其處理能力，多余的混合污水溢流物也可能在未經任何處理或僅進行一級處理的情況下直接排放到水域里，造成水質污染。
污水處理可分為物理法、生物法和化學法三種。物理法主要利用物理作用分離污水中的非溶解性物質，在處理過程中不改變化學性質。常用的有重力分離、離心分離、反滲透、氣浮等。物理法適用于村鎮水體。生物法利用微生物的新陳代謝功能，將污水中呈溶解或膠體狀態的有機物分解氧化為穩定的無機物質，使污水得到凈化。常用的有活性污泥法和生物膜法。生物法多用于處理工業廢水。常用的有混凝法、中和法、氧化還原法、離子交換法等。化學處理法處理效果好、費用高，多用作生化處理后的出水，作進一步的處理，提高出水水質。
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