廢水處理基本方法是用物理、化學或生物方法，或幾種方法配合使用以去除廢水中的有害物質，按照進水水質狀況及處理后出水去向確定其處理程度，廢水處理一般可分為一級、二級和三級處理。
（1） 一級處理采用物理處理方法，即用格柵、篩網、沉砂池、沉淀池、隔油池等構筑物，去除廢水中的固體懸浮物、浮油，初步調整pH值，減輕廢水的腐化程度。廢水經一級處理后，一般達不到排放標準（BOD去除率僅25－40%），故常作為預處理工藝，以減輕后續處理工序的負荷和提高處理效果。
（2）二級處理是采用生物處理方法及某些化學方法來去除廢水中的可降解有機物和部分膠體污染物。經過二級處理后，廢水中BOD的去除率可達80-90％，BOD含量可低于30mg/L。經過二級處理后的水，一般可達到農灌標準要求和廢水排放標準，故二級處理是廢水處理的主體。但經過二級處理的水中還存留一定量的懸浮物、生物不能分解的溶解性有機物、溶解性無機物和氮磷等藻類增值營養物，并含有病毒和細菌。因而不能滿足較高要求的排放標準，如處理后排入流量較小、稀釋能力較差的河流就可能引起污染，也不能直接用作自來水、工業用水和地下水的補給水源。
（3）三級處理是進一步去除二級處理未能去除的污染物，如磷、氮及生物難以降解的有機污染物、無機污染物、病原體等。廢水的三級處理是在二級處理的基礎上，進一步采用化學法（化學氧化、化學沉淀等）、物理化學法（吸附、離子交換、膜分離技術等）以除去某些特定污染物的一種“深度處理”方法。顯然，廢水的三級處理投資較大，但能充分利用水資源。
廢水處理相當復雜，處理方法的選擇必須根據廢水的水質、水量，排放的接受納水體或水體用途來考慮。同時還要考慮廢水處理過程中產生的污泥、殘渣的處理利用和可能產生的二次污染問題等。常用的廢水處理基本方法可以分為以下幾種：
（1）物理法：利用物理作用處理、分離和回收廢水中的污染物。例如用沉淀法除去水中相對密度大于1的懸浮顆粒，同時回收具有利用價值的金屬；浮選法（或氣浮法）可除去乳狀油滴或相對密度近于1的懸浮物；過濾法可除去水中的懸浮顆粒；蒸發法用于濃縮廢水中不揮發性的可溶性物質等。
（2）化學法：利用化學反應或物理化學作用回收可溶性廢物或膠體物質，例如，中和法用于中和酸性或堿性廢水；萃取法利用可溶性廢物在兩相中溶解度不同，用一種溶劑把溶質從另一溶劑所組成的溶液里提取出來的操作方法。氧化還原法用氧化劑或還原劑去除水中有害物質的方法，如在廢水處理中用氯或漂白粉氧化氰根；用硫酸亞鐵、二氧化硫或亞硫酸鈉使鉻酸根中的六價鉻還原為三價鉻，再用石灰使其沉淀。
（3）生物法：利用微生物的生化作用處理廢水中的有機物。例如，生物過濾法和活性污泥法用來處理生活污水或有機生產廢水，使有機物轉化降解成H2O、CO2等無害物質而得到凈化。
