在城市污水处理厂工艺设计中，首先要明确的就是处理原料。我们谈论的是那些从家庭、商业和工业活动中收集起来的废水，这些废水含有各种各样的污染物，如悬浮固体、有机物质、氮化物和磷化物等。
接下来，我们需要选择合适的预处理技术来去除这些大颗粒物质。这通常包括物理过滤，比如使用网格或篦子来捕捉掉大的杂质，以及化学沉淀法，以便去除悬浮性颗粒和部分有机物。这样的操作不仅可以提高后续生物处理过程中的效率，还能减少对设备的磨损。
经过预处理后的污水进入生物处理阶段。在这个阶段，微生物会将有机污染分解成更易于去除的小分子。这样做不仅能够降低BOD5（五日生化需氧量）值，也能释放出较多的二氧化碳作为排放，从而达到减少温室气体排放效果。
然而，有时还需要额外的手段帮助微生物进行其工作。在这种情况下，我们可能会引入辅助剂，如活性炭或其他吸附剂，它们可以帮助清除难以被微生物消化的大型有机分子。此外，对于含高浓度氮和磷的废水，可能还需添加脱氮及脱磷剂，以进一步降低这两种营养盐对环境造成潜在危害。
最后，在整个过程结束之前，还有一步很重要：余热回收与再利用。在很多现代城市污水处理厂中，都会采用余热回收系统，将在整个生产过程中产生的一些热量（比如说来自到达植物循环器中的废气），转变为可用的能源形式，比如蒸汽或者冷却流体，为其他进程提供必要的能量，同时也减少了能源成本。
总之，城市污水处理厂工艺设计是一个复杂且精细的事情，它涉及到一系列科学技术手段，不断优化以满足不断变化的人口增长需求，并保证我们的生活环境更加清洁健康。
