มีหลายวิธีในการบําบัดน้ําเสีย โดยทั่วไปสามารถสรุปได้เป็นสี่ประเภทหลัก ๆ ได้แก่ วิธีการบําบัดทางชีวภาพ วิธีการบําบัดทางกายภาพ วิธีการบําบัดทางเคมีและวิธีการบําบัดธรรมชาติ

1. วิธีการบำบัดทางชีวภาพ

วิธีการบำบัดน้ำเสียที่แปลงเป็นสารที่มีความเสถียรและไม่เป็นอันตรายผ่านการเผาผลาญของจุลินทรีย์ทำให้น้ำเสียเป็นสารละลายคอลลอยด์และสารปนเปื้อนอินทรีย์ที่มีสถานะการระงับเล็กน้อย ตามจุลินทรีย์ที่ทำหน้าที่แตกต่างกันวิธีการรักษาทางชีวภาพสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทคือ biotreatment แอโรบิกและ biotreatment แบบไม่ใช้ออกซิเจน การบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวิธีการบำบัดทางชีวภาพแบบแอโรบิก ตามวิธีการกระบวนการที่แตกต่างกันวิธีการบำบัดทางชีวภาพแบบแอโรบิกแบ่งออกเป็นสองประเภทคือวิธีการกากตะกอนที่เปิดใช้งานและวิธีฟิล์มชีวภาพ วิธีตะกอนที่เปิดใช้งานเป็นหน่วยบำบัดในตัวเองมีวิธีการทำงานที่หลากหลาย อุปกรณ์การประมวลผลของวิธีการไบโอเมมเบรนมีถังกรองชีวภาพโต๊ะหมุนชีวภาพเซลล์ออกไซด์ติดต่อทางชีวภาพและของเหลวชีวภาพเป็นต้น วิธีการบ่อออกซิเดชันทางชีวภาพเรียกว่าวิธีการรักษาทางชีวภาพธรรมชาติ วิธีการบำบัดทางชีวภาพแบบไม่ใช้ออกซิเจนหรือที่เรียกว่าวิธีการบำบัดแบบ bioreduction ส่วนใหญ่ใช้ในการบำบัดน้ำเสียและกากตะกอนอินทรีย์ที่มีความเข้มข้นสูง

2 วิธีการรักษาทางกายภาพ
วิธีการแยกการกระทำทางกายภาพการกู้คืนสารปนเปื้อนที่ไม่ละลายในน้ำเสีย (รวมถึงฟิล์มน้ำมันและเม็ดน้ำมัน) สามารถแบ่งออกเป็นวิธีการแยกแรงโน้มถ่วงวิธีการแยกแบบแรงเหวี่ยงและวิธีการดักจับหน้าจอกรอง ฯลฯ หน่วยประมวลผลที่เป็นของวิธีการแยกแรงโน้มถ่วงคือการตกตะกอนการลอยตัว (การลอยตัวของอากาศ) ฯลฯ อุปกรณ์การประมวลผลที่สอดคล้องกันคือถังทรายถังตกตะกอนถังดักไขมันถังลอยอากาศและอุปกรณ์เสริมอื่น ๆ วิธีการแยกแบบแรงเหวี่ยงเป็นหน่วยประมวลผลชนิดหนึ่ง อุปกรณ์การประมวลผลที่ใช้มีตัวแยกแบบแรงเหวี่ยงและตัวแยกการหมุนน้ำเป็นต้น วิธีการสกัดกั้นการกรองหน้าจอมีหน่วยประมวลผลสองชนิดสำหรับการสกัดกั้นตะแกรงและการกรอง อดีตใช้อุปกรณ์ประมวลผลคือตะแกรงตะแกรงตะแกรงหน้าจอในขณะที่หลังใช้ถังกรองทรายและตัวกรอง micropore เป็นต้น วิธีการรักษาบนพื้นฐานของหลักการแลกเปลี่ยนความร้อนยังเป็นของวิธีการรักษาทางกายภาพและหน่วยการรักษามีการระเหยการตกผลึก ฯลฯ

3. วิธีการรักษาทางเคมี
วิธีการบำบัดน้ำเสียเพื่อแยก, กำจัดสิ่งปนเปื้อนในน้ำเสียที่ละลาย, สถานะคอลลอยด์, หรือเปลี่ยนให้เป็นสารที่ไม่เป็นอันตรายโดยปฏิกิริยาทางเคมีและการถ่ายโอนมวล. ในวิธีการรักษาทางเคมีหน่วยการรักษาจะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นจากการฉีดยาคือ: การควบแน่นการทำให้เป็นกลางการลดออกซิเดชัน ฯลฯ หน่วยประมวลผลตามผลการถ่ายโอนมวล ได้แก่: สกัด ปอก เป่าออก ดูดซับ แลกเปลี่ยนไอออน และ electrodilysis และ reverse osmosis ฯลฯ หน่วยประมวลผลสองชนิดหลังเรียกว่าเทคโนโลยีการแยกเมมเบรน ที่หน่วยประมวลผลที่ใช้ผลการถ่ายโอนมวลมีทั้งผลกระทบทางเคมีและทางกายภาพที่เกี่ยวข้อง ดังนั้นจึงสามารถแยกออกจากวิธีการรักษาทางเคมีและกลายเป็นวิธีการรักษาอีกประเภทหนึ่งที่เรียกว่าวิธีการทางเคมีทางกายภาพ

4. วิธีการรักษาธรรมชาติ
ใช้หลักการของธรรมชาติ (แหล่งน้ำธรรมชาติดิน ฯลฯ ) ในการทำความสะอาดน้ำเสียด้วยตนเอง รวมทั้งระบบการรักษาที่ดิน และระบบบำบัดพันธุ์พืชน้ำ ที่พบบ่อย ได้แก่ บ่อชีวภาพ วิธีการบำบัดดิน วิธีการบำบัดพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม เป็นต้น บ่อออกซิเดชันเป็นบ่อที่สร้างขึ้นตามธรรมชาติหรือเทียมสําหรับการบําบัดทางชีวภาพของน้ําเสีย น้ำเสียยังคงอยู่ในบ่อเป็นเวลานานในขณะที่จุลินทรีย์ในน้ำสามารถเผาผลาญสารมลพิษอินทรีย์ที่ย่อยสลายออกซิเจนที่ละลายสามารถทำได้โดยการสังเคราะห์แสงของสาหร่ายและการเติมออกซิเจนของพื้นผิวบ่อ สามารถลดมลพิษอินทรีย์ในน้ำได้อย่างมากและในระดับหนึ่งกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในน้ำและลดความอุดมสมบูรณ์ของสารอาหารในน้ำ