城市污水再生利用常以城市污水厂二级处理出水为原水，经过前两级处理后，城市污水中的SS和BOD5一般均能去除90%以上，水质得到很大程度的改善。但是，若将两级处理后的城市污水直接回收利用，在许多重要水质指标上仍然是不能满足要求的。因此，对两级处理后的城市污水施行进一步的处理，即再生处理（又称深度处理、三级处理），是再生利用的必然前提。深度处理的目的是去除城市污水厂出水中剩余的污染成分，使处理出水达到再生水水质要求。这些污染物质主要是氮磷、胶体、细菌、病毒、微量有机物、重金属以及影响回用的溶解性矿物质等。由于污水成分的复杂性以及回用的用途不同，再生水处理工艺也千差万别。城市污水深度处理的基本单元技术有混凝（化学絮凝）、沉淀（澄清、气浮）、过滤和消毒等。对水质要求更高时采用的深度处理单元技术有活性炭吸附、臭氧发生器氧化、离子交换、膜分离技术、脱氮除磷技术等。通过对上述单元技术的合理组合，就形成了满足不同使用要求的再生水处理工艺。