廢水處理中，去除粗大的雜質一般屬于水的預處理部分。懸浮物和膠體包括泥沙、藻類、細菌、病毒以及水中原有的和在水處理過程中所產生的不溶解物質等。溶解物有無機鹽類、有機化合物和氣體。去除水中雜質的處理方法很多，主要方法的適用范圍可以大致按雜質的粒度來劃分（圖1）。由于原水所含的雜質和成品水可允許的雜質在種類和濃度上差別很大，水處理過程差別也很大。

就生活用水（或城鎮公共給水）而論，取自高質量水源（井水或防護良好的給水專用水庫）的原水，只需消毒即為成品水；取自一般河流或湖泊的原水，先要去除泥沙等致濁雜質，然后消毒；污染較嚴重的原水，還需去除有機物等污染物；含有鐵、錳的原水（例如某些井水），需要去除鐵、錳。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的加工，如進行軟化、除鹽等。

當廢水的排放或再用的水質要求較低時，只需用篩除和沉淀等方法去除粗大雜質和懸浮物（常稱一級處理）；當要求去除有機物時，一般在一級處理后采用生物處理法（常稱二級處理）和消毒；對經過生物處理后的廢水，所進行的處理過程統稱三級處理或深度處理，如當廢水排入的水體需要防止富營養化所進行的去除氮、磷過程即屬于三級處理（見水的物理化學處理法）。當廢水作為水源時，成品水水質要求以及相應的加工流程隨其用途而定。理論上，現代的水處理技術，可以從任何劣質水制取任何高質量的成品水。