Có rất nhiều phương pháp xử lý nước thải, nói chung có thể được quy nạp thành bốn loại chính, cụ thể là phương pháp xử lý sinh học, phương pháp xử lý vật lý, phương pháp xử lý hóa học và phương pháp xử lý tự nhiên.

1, Phương pháp xử lý sinh học

Thông qua hành động trao đổi chất của vi sinh vật, làm cho nước thải có dung dịch, keo cũng như các chất ô nhiễm hữu cơ trong trạng thái lơ lửng vi mô, chuyển thành phương pháp xử lý nước thải ổn định, vô hại. Căn cứ vào tác dụng khác nhau của vi sinh vật, phương pháp xử lý sinh học lại có thể chia làm hai loại xử lý sinh học hiếu khí và xử lý sinh học kỵ khí. Xử lý sinh học nước thải được sử dụng rộng rãi là phương pháp xử lý sinh học hiếu khí, theo phương pháp xử lý khác nhau, phương pháp xử lý sinh học hiếu khí lại chia làm hai loại là phương pháp bùn hoạt tính và phương pháp màng sinh học. Phương pháp bùn hoạt động là một đơn vị xử lý theo đúng nghĩa của nó và nó hoạt động theo nhiều cách khác nhau. Thiết bị xử lý màng sinh học có bể lọc sinh học, bàn xoay sinh học, bể oxy hóa tiếp xúc sinh học và giường lưu hóa sinh học. Phương pháp ao oxy hóa sinh học còn được gọi là phương pháp xử lý sinh học tự nhiên. Phương pháp xử lý sinh học kỵ khí, còn được gọi là phương pháp xử lý khử sinh học, chủ yếu được sử dụng để xử lý nước thải và bùn hữu cơ nồng độ cao.

2, Phương pháp xử lý vật lý
Phương pháp tách bằng hành động vật lý, thu hồi các chất ô nhiễm trạng thái lơ lửng không hòa tan trong nước thải (bao gồm màng dầu và hạt dầu), có thể được chia thành phương pháp tách trọng lực, phương pháp tách ly tâm và phương pháp chặn lọc sàng, v.v. Các đơn vị xử lý thuộc phương pháp tách trọng lực là kết tủa, nổi (nổi không khí) và như vậy. Thiết bị xử lý tương ứng được sử dụng là bể lắng cát, bể lắng, bể cách ly dầu, bể nổi không khí và thiết bị phụ trợ của nó, v.v. Phương pháp tách ly tâm chính nó là một loại đơn vị xử lý. Thiết bị xử lý được sử dụng có máy tách ly tâm và máy tách xoáy nước, v.v. Phương pháp chặn màn hình có hai loại đơn vị xử lý là chặn màn hình lưới và lọc. Thiết bị xử lý được sử dụng trước đây là lưới tản nhiệt, màn hình, trong khi thiết bị xử lý được sử dụng sau này là bể lọc cát và máy lọc vi mô, v.v. Phương pháp xử lý dựa trên nguyên tắc trao đổi nhiệt cũng thuộc về phương pháp xử lý vật lý, các đơn vị xử lý của nó có sự bốc hơi, kết tinh, v.v.

3. Phương pháp xử lý hóa học
Phương pháp xử lý nước thải để tách, loại bỏ các chất ô nhiễm hòa tan, trạng thái keo từ nước thải hoặc biến chúng thành các chất vô hại thông qua phản ứng hóa học và tác động truyền khối lượng. Trong quá trình xử lý hóa học, các đơn vị xử lý dựa trên phản ứng hóa học được tạo ra bởi các tác nhân đầu vào là: ngưng tụ, trung hòa, khử oxy hóa, v.v. Và các đơn vị xử lý dựa trên hành động truyền khối lượng là: chiết xuất, bốc hơi, thổi bay, hấp phụ, trao đổi ion, thẩm thấu điện và thẩm thấu ngược, v.v. Hai đơn vị xử lý sau còn được gọi chung là công nghệ tách màng. Trong đó các đơn vị xử lý sử dụng tác dụng truyền khối lượng vừa có tác dụng hóa học, vừa có tác dụng vật lý liên quan, vì vậy nó cũng có thể được tách ra từ phương pháp xử lý hóa học, trở thành một loại phương pháp xử lý khác, được gọi là phương pháp hóa lý.

4. Phương pháp xử lý tự nhiên
Sử dụng nguyên tắc tự làm sạch nước thải của thiên nhiên (nước tự nhiên, đất, v.v.) để hoạt động. Bao gồm hệ thống xử lý đất và hệ thống xử lý thực vật thủy sinh. Thông thường có ao sinh học, phương pháp xử lý đất đai, phương pháp xử lý đất ngập nước nhân tạo...... Ao oxy hóa là việc sử dụng ao được xây dựng tự nhiên hoặc nhân tạo để xử lý sinh học nước thải. Nước thải ở trong ao trong một thời gian dài, trong khi các vi sinh vật trong nước có thể chuyển hóa phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ, oxy hòa tan được thực hiện thông qua quang hợp của tảo và phản ứng oxy hóa bề mặt ao, có thể làm giảm đáng kể các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước, và ở một mức độ nhất định để loại bỏ nitơ và phốt pho trong nước, làm giảm sự giàu dinh dưỡng của nước.