用于二级处理的一级处理强化技术的关键技术如下：
(1)无机絮凝剂与其它种类的絮凝剂使用的最佳协同作用效果。
(2)高效、廉价絮凝剂的优选。
(3)微生物絮凝剂在城市污水处理中的应用研究。
(4)生物絮凝吸附的工艺条件控制。
(5)冬季低温条件下的运行参数选择。
(6)一级处理工艺设备的优化选型。
2. 曝气生物滤池工艺
曝气生物滤池工艺的主要特点如下：
占地面积小，基建投资省。曝气生物滤池之后不设二次沉淀池，可省去二次沉淀他的占地和投资。
出水水质高。由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水ss很低，一般不超过10mg／l。
氧的传输效率很高，曝气量小，供氧动力消耗低。
曝气生物滤池中，氧的利用效率可达20％—30％，曝气量明显低于一般生物处理法。
抗冲击负荷能力强。曝气生物滤池可在正常负荷2—3倍的短期冲击负荷下运行，而其出水水质变化很小。
易挂膜，启动快，曝气生物滤池在水温10-15℃时，2-3周即可完成挂膜过程。
此外，曝气生物滤池采用模块化结构，便于后期改、扩建。 [page]
曝气生物滤池在应用中尚需解决的关键技术如下：
(1)滤池填料的比选。
(2)曝气生物滤池和曝气系统的规范设计。
(3)曝气生物滤池处理我国典型城市污水的水力负荷、容积负荷。
(4)生物膜活性的研究。
(5)生物氧化、脱氮和截留ss的特性。
(6)曝气生物滤池反冲洗的基本要求和控制参数。
3.革新的交替式氧化沟工艺
交替式氧化沟工艺在现有氧化沟工艺中，具有明显的优势，如运行灵活、脱氮效果好等。交替式氧化沟工艺通过将2-3条既联系又相对独立的单沟组合起来，通过改变氧化沟和操作方式，设置了相对独立的缺氧区与好氧区，形成a／0和a2／0的工艺环境，不仅可达到去除bod5、s5的目的，而且可达到生物脱氮除磷的目的。该工艺的突出优点是基建费用低，操作简单，运行稳定，易于维护管理，剩余污泥量少而且稳定，处理效果稳定可靠，出水水质好。
交替式氧化沟工艺的关键技术如下：
(1)革新的交替式氧化沟工艺脱氮、脱磷特性。
(2)大型氧化沟水力流态特征。
(3)革新的曝气系统设计。
(4)影响脱碳、脱氮、脱磷的关键工艺参数。
(5)革新的交替式氧化沟配套系统的合理设计。
4. 革新的sbr工艺
sbr法已经发展为城市污水处理的实用技术之一。其变种也有十几种之多，如unitank工艺、tcbs工艺、msbr工艺等。革新的sbr工艺在城市污水应用中的重点是尽可能降低基建和运行费用，简化操作过程，提高系统的可靠性和灵活性。
革新的sbr工艺在城市污水处理中的关键技术如下：
(1)为达到同时硝化反硝化的目的，准确控制溶解氧的设计。
(2)合理的滗水体积确定。
(3)典型污水水质脱碳、脱氮、脱磷的关键工艺参数。
(4)高效连续流sbr工艺的设计。
(5)配套系统的合理设计。
5. 城市污水生态工程处理技术
这类技术的最大特点是，运行维护费用低廉、运行可靠简易且节省能源。
城市污水生态工程处理技术，包括氧化塘系统和土地处理系统，近年来我国一些中小城镇修建的污水氧化塘运行结果表明，设计施工和运行维护良好的氧化塘系统，其出水水质(ss、dod5、codcr等)接近或达到常规二级处理出水水质，如辅之以必要的强化措施，完全可以达到《污水综合排放标准(gb8978－1996)》的规定。对于水生植物塘、养鱼塘等生物或生态净化塘，其脱氮除磷和去除细菌能力等都高于二级处理，达到部分三级处理的效果，而塘系统的基建单 [page]
价仅为常规二级处理厂的1／5～1／3，运行维护费为常规二级处理的1／2。
当前城市污水生态工程处理技术的重点技术包括：采用多种人工强化措施提高氧化塘的去污效率，如利用风能向塘内充氧，人工养殖水生动、植物，在塘内挂膜增大微生物栖息场所，布设人工软性、硬性填料等，对系统进行改善、组合，使之具备高效、快速和多功能的特点。采用光催化降解法，提高处理效率。在水中加入一定的光敏半导体材料，利用太阳能净化污水。
城市污水生态工程处理技术的关键技术如下：
(1)城市污水生态工程处理技术的设计路线。
(2)城市污水生态工程数学模型、工艺参数的优化。各处理单元的优化和组合，最优处理单元的设计。如何选取最佳的工艺组合形式，充分发挥单元构筑物的容积效率，在最小占地面积、最低工程造价情况下，达到城市污水出水水质标准的要求。
(3)城市污水生态工程处理工艺的关键结合点的联接。
(4)城市污水生态工程处理工艺生态调控点的特征和不同工况下的控制