El principi bàsic dels equips de tractament d'aigua és eliminar o transformar les impureses, les substàncies nocives o els contaminants dissolts a l'aigua bruta mitjançant una combinació de mètodes físics, químics i biològics, per tal que compleixin els estàndards d'ús o descàrrega. Els diferents processos funcionen amb diferents principis:
Tractament físic: es basa principalment en la filtració, la sedimentació i la intercepció per aconseguir la separació. Per exemple, la filtració de sorra i la filtració de carbó actiu utilitzen medis de partícules per adsorbir o interceptar sòlids en suspensió; La microfiltració, la ultrafiltració i l'osmosi inversa utilitzen la permeabilitat selectiva de les membranes per aconseguir una separació fina de les molècules d'aigua i els contaminants. Aquest procés no modifica les propietats dels contaminants sinó que els elimina mitjançant barreres físiques.
Tractament químic: Aconsegueix la transformació o eliminació dels contaminants mitjançant reaccions. Per exemple, els processos de coagulació utilitzen substàncies químiques per agregar partícules col·loïdals en flòculs per a una fàcil sedimentació; els processos d'oxidació (com la desinfecció per ozó i clor) poden destruir l'estructura de la matèria orgànica o matar microorganismes; L'intercanvi iònic utilitza resines per intercanviar ions de calci i magnesi a l'aigua, aconseguint un suavització o dessalinització. Aquests mètodes posen l'accent en la millora de la qualitat de l'aigua impulsada químicament.
Tractament biològic: es basa principalment en la degradació metabòlica dels contaminants per part de microorganismes, com el procés de fangs activats o el procés del bioreactor de membrana. Els microorganismes converteixen els contaminants orgànics en diòxid de carboni, aigua i altres substàncies estables, aconseguint així el tractament inofensiu dels contaminants. Aquest mètode s'utilitza àmpliament en el tractament d'aigües residuals domèstiques i d'aigües residuals industrials orgàniques.
En resum, el principi bàsic dels equips de tractament d'aigua és aconseguir l'eliminació pas a pas{0}}-de contaminants en diferents formes mitjançant una combinació de tecnologies, transformant gradualment la qualitat de l'aigua d'"aigua bruta" a "aigua utilitzable o aigua d'abocament conforme".