Atık su atılmadan önce çeşitli atık su arıtma işlem yöntemleri kullanılır. Amaç, arıtılmış atık su tahliye edildikten sonra, rekreasyon alanları veya su kaynaklarındaki herhangi bir suyun kirlenmesini önlemektir. Atık su, çoğu zaman sürekli bir akış işlemi sırasında ya kimyasal atık su arıtımı ya da fiziksel ya da biyolojik yöntemlerle arıtılmaktadır. Bu yöntemler ve farklı arıtma aşamaları, atık su arıtma tesislerinde, büyük miktarda suyu işlemek ve atık bileşenleri güvenli bir şekilde elden çıkarmak için tasarlanmış tesislerde ortaya çıkar.
Fiziksel bir atıksu arıtma işlemi, suyun arıtılması için herhangi bir kimyasal bileşen veya biyolojik materyal eklememektedir. Su, büyük nesneleri filtrelemek için elenebilir. Ayrıca, yerçekiminin etkisi altında katıların dibe çöktüğü çökeltme yoluyla da tedavi edilebilir. Katı madde içermeyen su daha sonra uzaklaştırılabilir. Diğer fiziksel işlemler, atık su içinde oksijen sağlamak için havanın eklenmesini içerir ve su, katı maddelerden kurtulmak için bir filtreden geçirilebilir.
Atık su arıtmanın bir başka yolu da, ozonun yanı sıra bakterileri öldüren klor gibi kimyasalların kullanılmasıdır. Bu kimyasallar suyu okside etmeye, patojenleri öldürmeye ve ayrışma hızını yavaşlatmaya hizmet eder. Atık suyun pH'ını nötralize etmek için karışıma bir asit veya baz da eklenebilir, pıhtılaştırıcı kimyasallar sudaki materyallerle reaksiyona girmelerini kolaylaştırır. Kimyasal ve fiziksel yöntemler, atık maddelerin arıtılması işleminde, örneğin aktif maddelerin, organik maddelerin çıkarılmasında kullanıldığı gibi birleştirilir.
Biyolojik atık su arıtımında bakteriyel ve diğer mikroorganizmalar kullanılabilir. Bunlar atık sudaki diğer biyolojik maddeleri ayrıştırır ve sudaki oksijen seviyesine bağlı olarak aerobik veya anaerobik atık su arıtma yöntemleri uygulanabilir. Organik ve inorganik katılar, atık su arıtma çamuru olarak da çıkarılabilir.
Her bir atıksu arıtma işlemi bir amaca hizmet eder ve arıtma aşamasına bağlı olarak farklı işlemler kullanılır. Fiziksel süreçler genellikle ön arıtma işleminde kullanılır, bu da tarama, kesme ve parçalama cihazlarının kullanılmasını içerir. Birincil işlem, fiziksel ve kimyasal işlemleri içerir ve daha büyük tanklara daha fazla dayanır. Biyolojik atık su arıtma tipik olarak ikincil arıtma için kullanılan yöntemdir ve fiziksel su arıtma yöntemleri işleminin daha ileri aşamalarında fiziksel yöntemler veya kimyasallar kullanılmaktadır. Atık sular genellikle çeşitli fiziksel, kimyasal ve biyolojik yöntemleri birleştiren çoklu aşamalarda arıtılmaktadır.
