สาขาวิศวกรรมการบำบัดน้ำเสียนั้นมุ่งเน้นในสาขาวิชาวิศวกรรมโยธาเป็นหลัก การบำบัดน้ำเสียหมายถึงกระบวนการที่ใช้ในการกำจัดวัสดุที่เป็นของแข็งสารเคมีและชีวภาพออกจากน้ำเสียก่อนส่งกลับไปยังแหล่งน้ำหลัก น้ำเสียหมายถึงน้ำที่ได้รับจากโรงบำบัดน้ำเสียจากท่อระบายน้ำและท่อระบายน้ำจากพายุ นอกจากนี้บางอุตสาหกรรมมีกระบวนการภายในที่ใช้ในการกำจัดผลิตภัณฑ์ที่เป็นอันตรายก่อนที่จะส่งน้ำเสียกลับไปที่โรงงานบำบัดน้ำเสียของชุมชน
ทุกโปรแกรมวิศวกรรมโยธามีอย่างน้อยหนึ่งหลักสูตรในวิธีการบำบัดน้ำเสีย มีสามวิธีหลักที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย: การกรองการรักษาทางเคมีและกระบวนการทางธรรมชาติ การเลือกวิธีการที่ใช้การนำไปปฏิบัติและการทดสอบอย่างต่อเนื่องของกระบวนการนี้เป็นความรับผิดชอบหลักของเจ้าหน้าที่อำนวยความสะดวกในการบำบัดน้ำเสีย
วิธีการกรองของวิศวกรรมการบำบัดน้ำเสียเป็นหนึ่งในวิธีที่เก่าแก่ที่สุดของการบำบัดน้ำเสีย ในวิธีนี้หินที่มีขนาดลดลงเพิ่มขึ้นจะถูกใช้เพื่อกรองวัสดุที่เป็นของแข็งออกจากน้ำ จากนั้นน้ำจะไหลผ่านชุดกรองที่มีขนาดเล็กมากขึ้นเพื่อให้อนุภาคทั้งหมดที่มองเห็นได้นั้นถูกกำจัดออกไป แม้ว่าวิธีนี้จะใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลกแต่ละสถานที่ต้องใช้ผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมบำบัดน้ำเสียในการออกแบบและดำเนินการระบบเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด
การบำบัดน้ำเสียด้วยสารเคมีเป็นหัวข้อที่ถกเถียงกันในอเมริกาเหนือและบางส่วนของยุโรป มีความกังวลเพิ่มขึ้นว่าสารเคมีที่ใช้มีผลต่อสุขภาพในระยะยาวสำหรับทั้งมนุษย์และสิ่งแวดล้อมท้องถิ่น ถึงแม้ว่าโดยทั่วไปจะยอมรับว่าการรักษาทางเคมีเป็นสิ่งจำเป็นในการลดการแพร่กระจายของโรค บริษัท ด้านวิศวกรรมบำบัดน้ำเสียหลายแห่งมีความมุ่งมั่นในการค้นหากระบวนการทางเลือกที่ช่วยลดความต้องการสารเคมีที่รุนแรง
กระบวนการทางธรรมชาตินั้นยากที่จะรวมเข้าไปในโรงบำบัดน้ำเสียเนื่องจากเทคนิคเหล่านี้มักจะใช้ประโยชน์จากน้ำตกที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติการก่อตัวของหินหรือวิธีการอื่น ๆ ในการบำบัดน้ำเสีย โดยทั่วไปเทคนิคเหล่านี้เหมาะสำหรับชุมชนขนาดเล็กมากเช่นหมู่บ้านในชนบทที่มีผู้คนน้อยกว่า 250 คน เมื่อชุมชนสร้างน้ำเสียในระดับที่สำคัญผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมทางธรรมชาตินั้นรุนแรงเกินไปที่จะอนุญาตให้ใช้เทคนิคเหล่านี้อย่างต่อเนื่อง
การบำบัดกากตะกอนมูลฝอยเป็นปัญหาที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งในงานวิศวกรรมบำบัดน้ำเสีย โดยทั่วไปวัสดุนี้จะถูกผลักผ่านกระบวนการหลายอย่างจนกว่ามันจะกลายเป็นของแข็ง ณ จุดนี้มันถูกกำจัดเป็นวัสดุที่เป็นอันตรายทางชีวภาพ มีการสำรวจวิธีการทางเลือกเนื่องจากวิธีการปัจจุบันใช้ทรัพยากรอย่างเข้มข้น
