Методите за физическо третиране включват отделяне и възстановяване на неразтворими суспендирани замърсители (включително маслени филми и маслени капчици) от отпадъчните води чрез физически процеси. Тези методи могат да бъдат категоризирани като гравитационно разделяне, центробежно разделяне и филтриране. Гравитационното разделяне включва утаяване и флотация (въздушна флотация), като се използва оборудване като камери за пясък, утаителни резервоари, маслени сепаратори, резервоари за въздушна флотация и техните спомагателни устройства. Центробежното разделяне само по себе си е единица за обработка, използваща центрофуги и хидроциклони. Филтрирането включва задържане на екрана и филтриране; първият използва сита и решетки, докато вторият използва пясъчни филтри и машини за микрофилтриране. Методите за обработка, базирани на принципите на топлообмен, също попадат във физическата обработка, като единиците включват изпаряване и кристализация.
Един метод за отстраняване на органични вещества от отпадъчните води е адсорбцията с активен въглен. Третирането с активен въглен може да се използва заедно с процеса на активна утайка, като се използва прахообразен активен въглен. Прахообразният активен въглен адсорбира вещества, токсични за микроорганизмите, и в крайна сметка се събира заедно с утайката. Най-значимият риск от активен въглен при пречистване на отпадъчни води е възможността разграденият активен въглен да остане във водата за неопределено време.
Методи за химическо третиране: Тези методи отделят и премахват разтворените или колоидни замърсители от отпадъчните води или ги превръщат в безвредни вещества чрез химични реакции и пренос на маса. Устройствата за химическо третиране, базирани на химични реакции, включват коагулация, неутрализация и-редукция на окисление; докато единиците, базирани на пренос на маса, включват екстракция, стрипинг, стрипинг, адсорбция, йонообмен, електродиализа и обратна осмоза. Последните две са известни като технология за мембранно разделяне. Устройствата, използващи пренос на маса, включват както химични, така и свързани физични процеси, поради което могат да бъдат отделени от методите за химическо третиране и класифицирани като физикохимични методи.
Методи за биологично третиране: Тези методи използват метаболитните процеси на микроорганизмите, за да трансформират органичните замърсители в разтворени, колоидни и фино суспендирани състояния в отпадъчни води в стабилни, безвредни вещества. В зависимост от включените микроорганизми, методите за биологично третиране могат да бъдат допълнително разделени на аеробно биологично третиране и анаеробно биологично третиране. Аеробното биологично третиране се използва широко в биологичното третиране на отпадъчни води, което традиционно се разделя на процеси с активна утайка и биофилм. Процесът на активна утайка сам по себе си е единица за обработка с различни режими на работа. Процесите с биофилм включват биологични филтри, въртящи се биологични контактори, резервоари за биологично контактно окисление и биологични кипящи слоеве. Езерата за биологично окисление са известни също като естествено биологично третиране. Анаеробното биологично третиране, известно още като третиране с биологична редукция, се използва главно за третиране на органични отпадъчни води и утайки с висока-концентрация. Основното използвано оборудване е биореактор.
Биоконтактното окисление третира отпадъчни води чрез пълнене на биологичен реактор с опаковъчен материал. Кислородните отпадъчни води напълно потапят опаковъчния материал и протичат през него с определена скорост на потока. Върху опаковъчния материал се образува биофилм, който позволява широк контакт между отпадъчните води и биофилма. Чрез метаболизма на микроорганизмите върху биофилма, органичните замърсители се отстраняват и отпадъчните води се пречистват. Накрая пречистените отпадъчни води се изхвърлят в система за биологично контактно окисление и се смесват с битови отпадни води за по-нататъшно третиране, включително хлориране, преди да бъдат изхвърлени в съответствие със стандартите. Биологичното контактно окисляване е процес на биофилм, междинен между активната утайка и биофилтрите. Основната му характеристика е използването на опаковъчен материал в резервоара, с долна аерация за насищане на отпадъчните води с кислород и поддържане на потока им. Това осигурява цялостен контакт между отпадъчните води и потопения опаковъчен материал, като се избягват проблемите с неравномерния контакт, често срещани в резервоарите за биологично контактно окисление. Това устройство за аериране се нарича аериране с вентилатор.
Обработката с микробни горивни клетки използва микроорганизми, инокулирани в горивната клетка, за разграждане на токсични вещества, органична материя и примеси. Обичайните микробни горивни клетки могат да бъдат категоризирани като едно-камерни и дву-камерни типове.
