在廢水處理中，去除粗雜質一般屬于水的預處理。懸浮固體和膠體包括水處理過程中產生的沉積物、藻類、細菌、病毒和水中的不溶性物質。溶解物質包括無機鹽、有機化合物和氣體。去除水中雜質的處理方法有很多，主要方法的適用范圍可以根據雜質的粒徑大致劃分（圖1）。由于原水中所含的雜質和成品水中所允許的雜質在類型和濃度上有很大差異，因此水處理工藝也有很大差異。



就生活用水（或城市公共供水）而言，來自優質水源（井水或保護良好的專用供水水庫）的原水僅作為成品水進行消毒；對于一般河流或湖泊的原水，應先去除沉淀物等渾濁雜質，然后進行消毒；對于污染嚴重的原水，還需要去除有機物等污染物；需要去除含鐵和錳的原水（如一些井水）。生活用水可以滿足一般工業用水的水質要求，但工業用水有時需要進一步處理，如軟化和脫鹽。



當廢水排放或再利用的水質要求較低時，僅需通過篩分和沉淀（通常稱為初級處理）去除粗雜質和懸浮固體；當需要去除有機物時，一般在一級處理后采用生物處理（通常稱為二級處理）和消毒；對于生物處理后的廢水，處理過程通常稱為三級處理或深度處理。例如，當廢水排入水體并需要防止富營養化時，氮磷去除過程被稱為三級處理（見水的物理和化學處理）。當廢水用作水源時，成品水的質量要求和相應的處理流程取決于其用途。理論上，現代水處理技術可以從任何劣質水中生產出任何優質的成品水。