人們發(fā)現(xiàn)，簡單的化學(xué)、物理方法以及難以處理這些污水，研究出新型的水處理技術(shù)已經(jīng)急不可耐了。各國的科學(xué)家都開始著手研究水處理方法，最早是污水曝氣試驗，然后又是生物膜法。接著再是人工生物處理法，再到如今具有針對性的離子交換法，電化學(xué)法等高新技術(shù)。上世紀九十年代，隨著可持續(xù)發(fā)展的思想提出，不少國家也都開始利用系統(tǒng)工程的方法。把經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護綜合考慮了起來，水處理也不單是處理已經(jīng)成形的污水，而是從源頭開始加以控制。由于最近幾十年經(jīng)濟發(fā)展迅速，人們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)給水處理工藝已經(jīng)難以滿足社會的用水需求，故而也就開始將生物技術(shù)應(yīng)用到給水工藝當(dāng)中。不僅如此，伴隨水資源危機的產(chǎn)生，污水再利用的工藝也是成為了人們關(guān)注的一點。
在古時候，當(dāng)時的人類沒有先進的水處理技術(shù)，為了降低疾病的水傳播，他們便是采用簡單的格柵截留和自然沉降等方法進行水處理。隨后，經(jīng)過多年觀察和總結(jié)。他們也是發(fā)現(xiàn)了用砂子可以過濾掉細微懸浮物的方法，進而出現(xiàn)了藥劑混凝預(yù)處理。隨著人類文明的不斷進步。人類產(chǎn)生的垃圾以及對環(huán)境的大肆破壞，導(dǎo)致了水資源受到嚴重污染，當(dāng)各種傳染病通過水傳播，致使不少人染病或者死亡的時候，人們才是發(fā)現(xiàn)水處理是何等的重要。也正是如此，人們才逐漸開始研究水處理技術(shù)。從十九世紀末開始，工業(yè)技術(shù)得到長足發(fā)展，工業(yè)污水也是逐年翻倍產(chǎn)生。而且當(dāng)時的工業(yè)強國的河流、湖泊也是遭到嚴重污染，逐漸成為社會公害。典型的例子有英國的泰晤士河中的魚類幾乎死亡殆盡，美國的密西西比河的生物大量死亡，日本熊本縣水俁灣被甲基汞污染，導(dǎo)致了附近居民出現(xiàn)骨痛病。
含有鐵、錳的原水（例如某些井水）需要去除鐵、錳。生活用水可以滿足一般工業(yè)用水的水質(zhì)要求。但工業(yè)用水有時需要進一步的加工，如進行軟化、除鹽等。當(dāng)廢水的排放或再用的水質(zhì)要求較低時，只需用篩除和沉淀等方法去除粗大雜質(zhì)和懸浮物（常稱一級處理），當(dāng)要求去除有機物時。 一般在一級處理后采用生物處理法（常稱二級處理）和消毒對經(jīng)過生物處理后的廢水，所進行的處理過程統(tǒng)稱三級處理或深度處理，如當(dāng)廢水排入的水體需要防止富營養(yǎng)化所進行的去除氮，磷過程即屬于三級處理（見水的物理化學(xué)處理法）。當(dāng)廢水作為水源時，成品水水質(zhì)要求以及相應(yīng)的加工流程隨其用途而定。理論上，現(xiàn)代的水處理技術(shù)，可以從任何劣質(zhì)水制取任何高質(zhì)量的成品水。
通過物理或化學(xué)反應(yīng)后來獲得所需要的水質(zhì)，對原水的加工不涉及去除雜質(zhì)或添加新成分的問題。廢水處理中，去除粗大的雜質(zhì)一般屬于水的預(yù)處理部分。懸浮物和膠體包括泥沙、藻類、細菌、病毒以及水中原有的和在水處理過程中所產(chǎn)生的不溶解物質(zhì)等。溶解物有無機鹽類、有機化合物和氣體。去除水中雜質(zhì)的處理方法很多，主要方法的適用范圍可以大致按雜質(zhì)的粒度來劃分。由于原水所含的雜質(zhì)和成品水可允許的雜質(zhì)在種類和濃度上差別很大，水處理過程差別也很大。就生活用水（或城鎮(zhèn)公共給水）而論，取自高質(zhì)量水源（井水或防護良好的給水專用水庫）的原水。只需消毒即為成品水；取自一般河流或湖泊的原水，先要去除泥沙等致濁雜質(zhì)，然后消毒，污染較嚴重的原水，還需去除有機物等污染物；
水的化學(xué)特性，如其酸堿度，所溶解的固體物濃度和氧氣含量等，也是判斷水質(zhì)的重要標(biāo)準。如有些草原自然水中全溶固體物濃度高達1000毫克/升，而加拿大規(guī)定飲用水中全溶固體物濃度不得超過500毫克/升。許多工業(yè)用水還要求濃度不得高于200毫克/升。這種水，即便其物理性質(zhì)符合要求，也不能隨便使用。另外，來自自然界、核事故和核電站等的放射性元素含量，也是必須進行監(jiān)測的重要特性，在循環(huán)用水系統(tǒng)以及水的再生處理中，原水是廢水。成品水是用水，加工過程兼具給水處理和廢水處理的性質(zhì)。水處理還包括對處理過程中所產(chǎn)生的廢水和污泥的處理及最終處，（見污泥處理和處置），有時還有廢氣的處理和排放問題。
水的處理方法可以概括為三種方式：
①最常用的是通過去除原水中部分或全部雜質(zhì)來獲得所需要的水質(zhì)；
②通過在原水中添加新的成分
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