Osnovno načelo opreme za pročišćavanje vode je uklanjanje ili transformacija nečistoća, štetnih tvari ili otopljenih zagađivača u sirovoj vodi kombinacijom fizikalnih, kemijskih i bioloških metoda, dovodeći je u susret standardima uporabe ili ispuštanja. Različiti procesi rade na različitim principima:
Fizička obrada: primarno se oslanja na filtraciju, sedimentaciju i presretanje kako bi se postiglo odvajanje. Na primjer, filtracija pijeskom i filtracija aktivnim ugljenom koriste čestične medije za adsorpciju ili presretanje suspendiranih krutina; mikrofiltracija, ultrafiltracija i reverzna osmoza koriste selektivnu propusnost membrana za postizanje finog odvajanja molekula vode i zagađivača. Ovaj proces ne mijenja svojstva zagađivača, već ih uklanja kroz fizičke barijere.
Kemijska obrada: postiže transformaciju ili uklanjanje zagađivača kroz reakcije. Na primjer, procesi koagulacije koriste kemikalije za agregaciju koloidnih čestica u flokule radi lakšeg taloženja; procesi oksidacije (kao što su dezinfekcija ozonom i klorom) mogu uništiti strukturu organske tvari ili ubiti mikroorganizme; ionska izmjena koristi smole za izmjenu iona kalcija i magnezija u vodi, postižući omekšavanje ili desalinizaciju. Ove metode naglašavaju kemijski potaknuto poboljšanje kvalitete vode.
Biološka obrada: primarno se oslanja na metaboličku razgradnju zagađivača pomoću mikroorganizama, kao što je postupak s aktivnim muljem ili proces membranskog bioreaktora. Mikroorganizmi pretvaraju organske zagađivače u ugljični dioksid, vodu i druge stabilne tvari, čime se postiže neškodljivo tretiranje zagađivača. Ova metoda se široko koristi u pročišćavanju kućne kanalizacije i organske industrijske otpadne vode.
Ukratko, temeljni princip opreme za pročišćavanje vode je postizanje korak{0}}po-korak uklanjanja zagađivača u različitim oblicima kroz kombinaciju tehnologija, postupno transformirajući kvalitetu vode iz "sirove vode" u "upotrebljivu vodu ili sukladnu vodu za ispuštanje."