通常城市污水处理厂核心温室气体为CO2、CH4、N2O的排放
1.1.二氧化碳CO2的直接排放
污水处理过程中二氧化碳的直接排放有3个途径：一是进水中CODCr的好氧降解；二是微生物的内源呼吸作用；三是反硝化过程，主要来源是好氧细菌的降解活动。好养生化池（活性污泥法、A2O等）中微生物的有机物产生，属生物碳循环，通常不计入人为碳排放核算。
1.2 N2O的直接排放
传统活性污泥工艺脱氮要经过进水氨氮硝化过程，这两个过程都是N2O的主要途径。硝化/反硝化不完全，中间产物N2O逸散、厌氧池、缺氧池、好氧池和污泥浓缩池是N2O的主要释放来源。
1.3 CH4的直接排放
污水收集和输送的管道中，污水处在厌氧环境，好氧处理单元和厌氧处理单元都是重要的CH4的排放源。