Il principio di base delle apparecchiature per il trattamento dell'acqua è quello di rimuovere o trasformare impurità, sostanze nocive o inquinanti disciolti nell'acqua non depurata attraverso una combinazione di metodi fisici, chimici e biologici, portandola a soddisfare gli standard di utilizzo o di scarico. Diversi processi operano su principi diversi:
Trattamento fisico: si basa principalmente sulla filtrazione, sedimentazione e intercettazione per ottenere la separazione. Ad esempio, la filtrazione a sabbia e la filtrazione a carbone attivo utilizzano mezzi particolati per assorbire o intercettare i solidi sospesi; la microfiltrazione, l'ultrafiltrazione e l'osmosi inversa utilizzano la permeabilità selettiva delle membrane per ottenere una separazione fine delle molecole d'acqua e degli inquinanti. Questo processo non modifica le proprietà degli inquinanti ma li rimuove attraverso barriere fisiche.
Trattamento chimico: ottiene la trasformazione o la rimozione degli inquinanti attraverso reazioni. Ad esempio, i processi di coagulazione utilizzano sostanze chimiche per aggregare le particelle colloidali in fiocchi per una facile sedimentazione; i processi di ossidazione (come la disinfezione con ozono e cloro) possono distruggere la struttura della materia organica o uccidere i microrganismi; lo scambio ionico utilizza resine per scambiare ioni di calcio e magnesio nell'acqua, ottenendo un addolcimento o una desalinizzazione. Questi metodi enfatizzano il miglioramento della qualità dell’acqua determinato chimicamente.
Trattamento biologico: si basa principalmente sulla degradazione metabolica degli inquinanti da parte di microrganismi, come il processo a fanghi attivi o il processo del bioreattore a membrana. I microrganismi convertono gli inquinanti organici in anidride carbonica, acqua e altre sostanze stabili, ottenendo così il trattamento innocuo degli inquinanti. Questo metodo è ampiamente utilizzato nel trattamento delle acque reflue domestiche e delle acque reflue industriali organiche.
In sintesi, il principio fondamentale delle apparecchiature per il trattamento dell'acqua è quello di ottenere la rimozione passo passo degli inquinanti in diverse forme attraverso una combinazione di tecnologie, trasformando gradualmente la qualità dell'acqua da "acqua grezza" a "acqua utilizzabile o acqua di scarico conforme".