为优化市政污水处理工艺的系统设计，本文以某乡镇污水处理厂工艺设计项目为例，在对该项目的进水与出水水质、设计重点、工艺流程、设计参数、总图布置等情况进行分析研究后，确定一套系统性设计方案。该方案经工程运用实践表明，项目出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准，对于同类型污水处理工艺设计具有参考借鉴价值，同时对于农村污水、低浓度有机废水等其他类型废水处理的设计运行有一定实践指导意义。