微波化学污水处理工艺不同于传统的污水处理工艺，其优点是工艺流程大大简化，且减少大量的管线工程，对进水的pH，浓度、温度等无特殊要求。
微波污水处理技术工艺流程共分为五部分，包括污水预处理部分、加药部分、微波设备反应部分、沉降过滤部分和污泥处理系统。
1）污水预处理部分：包括格栅和集水池。格栅：（对水中有较大颗粒物的水质，如城市生活污水），清除砂石、木块、塑料等大块杂物，根据进水水质不同可设置粗格栅、细格栅以及两种格栅同时应用；集水池用来调节进水水量和水质，降低对后续处理构筑物的冲击负荷；由于系统为连续处理方式，集水池可以保证、控制机组的污水用量。
2）加药部分：包括1＃药剂存储器， 1＃加药泵， 1＃混合反应罐；2＃药剂存储器，2＃加药泵， 2＃混合反应罐。
1＃药剂为敏化剂，呈强碱性，在使用过程中需做防潮处理；1＃混合反应罐由两个圆柱形罐体相互扣结而成，形成搅拌涡流；1＃加药泵一般选择隔膜式计量泵，根据药剂用量不同选择不同型号。
2＃药剂一般为聚合硫酸铁、聚硅硫酸铁、硫酸亚铁、三氯化铁、聚合硫酸铝、次氯酸钠等。为保证2＃药剂与污水充分混合，2＃药剂加入到管道混合器之前的管道。
混合器将污水与投加的1＃、2＃添加剂进行充分混合与振荡；
3）微波设备反应部分：污染物与添加剂进行物理化学反应以及微波低温催化的物化反应；包括微波源、谐振腔、微波源操作台。微波设备反应部分为该处理工艺的核心部分。通过微波场对吸波物质的选择性加热、低温催化、快速穿透等功能，达到去污的效果。
4）沉降过滤部分：实现固液分离沉降过滤一体机－污水加入敏化剂和2＃药剂，通过微波反应器处理后形成大颗粒钒花，在自然状态下，3～5秒钟后迅速沉淀下来。
5）污泥处理系统包括：污泥浓缩池和污泥脱水机。从沉降过滤一体机出来的清水进入清水池或回用，或排放。污泥进入污泥浓缩池，污泥经压缩机形成泥饼，外运。水分则经收集管道进入原水循环处理。
水中污染物是在添加剂与微波的共同作用下，发生剧烈的催化、物理化学反应，转化成不可溶物质或气体从水中分离，水中的大分子、难降解的有机污染物在微波及添加剂的共同作用下，被分解为小分子，与添加剂结合生成速沉絮体物去除；金属离子可直接与添加剂结合生成速沉絮体物沉淀；氨氮转化为氨气逸出；水中磷转化为不可溶解磷酸盐沉淀去除。