فاضلاب جمع آوری شده چه از مراکز جمعيتی يا کارخانجات نهايتا بايد به منابع آب يا خاک باز گردانده شود. در هر مورد بايد به اين سوال پيچيده پاسخ داد که : برای حفظ محيط زيست ، کدام يک از آلاينده های فاضلاب ، و تا چه حد بايد حذف شوند؟ پاسخ به اين سوال مستلزم بررسی شرايط و نيازهای محلی ، همراه با کاربرد دانش علمی ، قضاوت های مهندسی متکی به تجربه و رعايت شرايط و مقررات کشوری می شود .

گرچه جمع آوری آبهای سطحی و زهکشی از زمانهای قديم شروع شده است ، ولی پيدايش نظريه ميکروبی توسط کخ و پاستور در نيمه دوم قرن نوزدهم آغازگر عصر جديدی در زمينه بهداشت عمومی شد . قبل از آن زمان رابطه آلودگی و بيماری فقط به صورت مبهم شناخته شده و از علم نوپای باکتری شناسی نيز برای تصفيه فاضلاب استفاده نشده بود.

روش های تصفيه که در آنها کاربرد نيروهای فيزيکی عامل مهمتری است با عنوان عمليات واحد تصفيه شناخته شده اند . روش های تصفيه که در آن حذف آلاينده ها از طريق واکنش های شيميايی و زيست شناسی صورت می گيرد با عنوان فراينده های واحد تصفيه معروف اند.

در حال حاضر ، عمليات و فرآيندهای واحد تصفيه در هم ادغام شده و آنچه را که امروزه مراحل اوليه ، و نهايی تصفيه ناميده می شود تشکيل داده اند . در تصفيه اوليه از عمليات فيزيکی تصفيه همچون آشغالگيری و ته نشينی برای جدا کردن مواد شناور و قابل ته نشينی موجود در فاضلاب بهره گرفته می شود . در تصفيه ثانويه از فرآيندهای شيميايی و زيست شناختی استفاده می شود تا قسمت اعظم مواد آلی از فاضلاب جدا شود . در تصفيه نهايی از واحدهای اضافی عمليات و فرآوری استفاده می شود . تا ساير آلاينده ها مانند نيتروژن و فسفر ، که مقدار آنها در تصفيه ثانويه کاهش چشمگيری پيدا نکرده است ، حذف شوند . روشهای تصفيه زمينی ، که امروزه بيشتر به "‌سيستمهای طبيعي " معروف شده اند ، مجموعه ای از مکانيسم های تصفيه فيزيکی ،‌شيميايی و زيست شناسی را به خدمت گرفته و آب را با کيفيتی مشابه آبی که از تصفيه نهايی فاضلاب حاصل شود توليد می کنند.

در طول ٢٠ تا ٣٠ سال گذشته تعداد مراکز صنعتی که فضولات خود را به شبکه های فاضلاب شهری تخليه می کنند افزايش چشمگيری يافته است . با عنايت به اثرات سمی ناشی از حضور اين فضولات ،‌حتی با غلظت بسيار کم ، در بسياری از جوامع آميختن فاضلاب خانگی با فاضلاب های صنعتی ، که به طور کامل يا ناقص تصفيه اوليه شده اند ، مورد ارزيابی مجدد قرارگرفته است . پيش بينی می شود که در آينده اين کارخانجات ملزم شوند که اين فضولات را ،‌ در محل توليد ، تا سطح بالاتری تصفيه کنند تا بی ضرربودن آنها ،‌قبل از تخليه به شبکه های شهری ،‌تضمين شود . در حال حاضر بر روی اغلب عمليات و فر آيندهای واحد مورد استفاده در تصفيه فاضلاب تحقيقات وسيع و پيوسته ای ، از ديدگاه کاربرد و اجرا ،‌صورت می گيرد . در نتيجه ، تغييرات فراوان در فرآيندها صورت گرفته و فرآيندها و عمليات جديدی ابداع و به کار گرفته شده است : به منظور ارتقا شرايط زيست محيطی آبهای سطحی و رودخانه ها رو ش های تصفيه معمول بايد بهبود يابد و سيستم های تصفيه و تکنولوژی نوين ديگری به خدمت گرفته شوند . اگر قرار باشد پيشرفت مهمی در تحليل و کاربرد فرآيندهای موجود و جديد حاصل شود بايد روش های پيشرفته تری برای شناسايی مشخصه های مورد نظر بکار گرفته شود. گر چه اغلب مواد آلی حاضر در فاضلاب های انسانی را می شود تصفيه کرد ،‌ولی فاضلاب صنعتی با بهره گيری از فرآيندهای معمول حاضر ،‌ قابل تصفيه نيستند و يا فقط کمی تصفيه می شوند ، به علاوه در بسياری از موارد ، از آثار دراز مدت زيست محيطی حضور اينگونه مواد اطلاعاتی در دسترس نيست و يا اطلاعات موجود ناچيز است . در بعضی از موارد ممکن است برای حفظ اينگونه آلاينده ها ، قبل از تخليه به داخل شبکه جمع آوری ، کنترل بيشتر در منبع توليد ضرورت پيدا کند .