废水处理系统的选择取决于废水的性质，成分，污染物状态和水质。一般而言，废水处理系统可分为物理方法，化学方法和生物方法。废水中的污染物通过物理过程进行处理，分解和接收。例如，当在水中接受相对密度大于1的悬浮颗粒时，采用沉淀法。浮选法（或气浮法）可以去除相对密度接近1的乳化油滴或悬浮物。过滤方法可以去除水中的悬浮颗粒；蒸发方法乙二醇用于浓缩废水等非挥发性可溶物质。

可溶性废物或胶体物质可以通过化学或物理化学反应接受，例如中和酸性或碱性废水；通过在两个阶段中“分配”各种烧蚀性可溶性废物的过程，进行萃取以接受酚和重金属；氧化还原可去除还原或氧化的废水中的活性污染物以及天然水中的病原体。

生物方法：控制微生物的生化作用以处理废水中的有机物。例如，生物过滤和活性污泥法用于处理生活污水或有机生产废水，并将有机物转化为无机盐并对其进行纯化。