Den grundläggande principen för vattenbehandlingsutrustning är att avlägsna eller omvandla föroreningar, skadliga ämnen eller lösta föroreningar i råvatten genom en kombination av fysikaliska, kemiska och biologiska metoder, för att få den att uppfylla användnings- eller utsläppsstandarder. Olika processer fungerar på olika principer:
Fysisk behandling: Förlitar sig främst på filtrering, sedimentering och avlyssning för att uppnå separation. Till exempel använder sandfiltrering och aktivt kolfiltrering partikelformiga medier för att adsorbera eller fånga upp suspenderade fasta ämnen; mikrofiltrering, ultrafiltrering och omvänd osmos utnyttjar membranens selektiva permeabilitet för att uppnå fin separation av vattenmolekyler och föroreningar. Denna process förändrar inte föroreningarnas egenskaper utan tar bort dem genom fysiska barriärer.
Kemisk behandling: Uppnår omvandling eller avlägsnande av föroreningar genom reaktioner. Till exempel använder koaguleringsprocesser kemikalier för att aggregera kolloidala partiklar till flockar för enkel sedimentering; oxidationsprocesser (som ozon- och klordesinfektion) kan förstöra strukturen hos organiskt material eller döda mikroorganismer; jonbyte använder hartser för att utbyta kalcium- och magnesiumjoner i vattnet, vilket uppnår uppmjukning eller avsaltning. Dessa metoder betonar kemiskt driven vattenkvalitetsförbättring.
Biologisk behandling: Förlitar sig i första hand på den metaboliska nedbrytningen av föroreningar av mikroorganismer, såsom den aktiverade slamprocessen eller membranbioreaktorprocessen. Mikroorganismer omvandlar organiska föroreningar till koldioxid, vatten och andra stabila ämnen och uppnår på så sätt en ofarlig behandling av föroreningar. Denna metod används i stor utsträckning vid rening av hushållsavlopp och organiskt industriavloppsvatten.
Sammanfattningsvis är kärnprincipen för vattenreningsutrustning att uppnå steg-för-steg borttagning av föroreningar i olika former genom en kombination av tekniker, som gradvis omvandlar vattenkvaliteten från "råvatten" till "användbart vatten eller utsläppsvatten som uppfyller kraven."