В сточных водах находится  огромная смесь твердых и растворенных веществ, в различных концентрациях. На очистных станциях прежде всего необходимо снизить до приемлемого уровня концентрации  химически вредные вещества. Схема очистной станции зависит от степени загрязненности и количества обрабатываемых стоков, а также от экологических и экономических соображений. Большая часть водоочистных станций сначала удаляют наиболее легко отделяющиеся загрязнения, масляные пленки и другие «легкие» компоненты. Суспендированные твердые частицы и растворимые компоненты отделяют в процессе вторичной обработки. Восновном загрязняющие вещества имеют органическую природу; тогда как правило используют биологическое окисление. Цель третичной обработки заключается в полном или частичном отделении всех оставшихся примесей. В этом случии используются такие физико-химические методы, как электродиализ, обратный осмос, фильтрование через толстый слой и адсорбция. 

В процессе первичной обработки отделяют влажные концентрированные твердые вещества, называемые илом; при вторичной обработке образуется активный клеточный ил. В этом процессе существует взаимосвязь между утилизацией субстрата и образованием биомассы. Хотя процессы вторичной биологической обработки с участием множества видов микроорганизмов очень эффективны при деградации разбавленных смесей органических отходов, при расчётах следует учитывать, что при этом образуется, и биомасса. Таким образом очень мелкие нерастворимые частицы и растворенные компоненты жидких отходов частично превращаются в ил, который легче поддается отделению, чем исходные загрязняющие вещества. Установки для переработки ила являются важной составной частью станций по очистке сточных вод.

При очистке воды образуется большое количество ила, которое необходимо своевременно удалять. Для этого применяется операция анаэробной переработки, при которой органические вещества подвергаются биологической деградации в анаэробных условиях.