Rening av avloppsvatten är en avgörande aspekt av stadsutveckling, som påverkar allmänhetens välbefinnande- och hållbar mänsklig utveckling. Det är ett miljökrav, en baslinje för vattenkvalitet och en nyckel till utnyttjande av avloppsvattenresurser. För närvarande samlas avloppsvatten från tätortsavloppssystem (antingen kombinerade eller separata) och släpps ut till avloppsreningsverk. Dessa anläggningar utför sedan tertiär rening för att uppfylla nationella utsläppsstandarder innan de släpps ut i avsedda reservoarer för återvunnet vatten. Det återvunna vattnet transporteras sedan till grönnings- och bevattningsplatser via återvunna vattennätverk, vilket uppnår en hög grad av återvinning av avloppsvatten.
Tertiär rening av avloppsvatten är en komplett reningsprocess för avloppsvatten som är nära kopplad till och successivt framåtskridande primär och sekundär rening. Olika reningsverk i olika regioner väljer olika reningsmetoder utifrån lokala miljökrav och avsedda användningsområden. Först använder den primära behandlingen grova och fina siktar för att avlägsna stora mängder suspenderat material, sopor etc. Sedan separerar gruskammare stora fasta sediment som sand och grus, följt av en primär sedimenteringstank för att sedimentera suspenderade partiklar. Det mesta av fast avfall och föroreningar tas bort, men i detta skede används främst fysiska behandlingsmetoder, vilket lämnar en betydande mängd organiskt material och andra föroreningar som inte direkt kan släppas ut i miljön och kräver ytterligare behandling.
Sekundär rening involverar i första hand biologiska processer, med teknik för aktiverat slam och biofilmmetoder, i kombination med sekundära sedimenteringstankar för fast-vätskeseparering, för att avlägsna biologiskt nedbrytbart organiskt material från avloppsvattnet. Efter detta steg kan de flesta suspenderade fasta ämnen och organiskt material i vattnet avlägsnas, med kväve- och fosforhalten reducerad med över 30 %, vilket i huvudsak uppfyller klass B-utsläppsstandarden för reningsverk för primäravloppsvatten från tätbebyggelse. Många avloppsreningsverk är utrustade med denna konfiguration. Men under de senaste åren, med allt strängare miljöskyddskrav, är denna nivå av avloppsvattenrening inte längre tillräcklig, vilket kräver mer avancerad rening.
Tertiär rening är avancerad rening av avloppsvatten, som använder ett heltäckande tillvägagångssätt som kombinerar fysikaliska, kemiska och biologiska metoder för att avlägsna föroreningar som kväve och fosfor, tungmetaller och patogena mikroorganismer som kan leda till övergödning. För närvarande använder de flesta avloppsreningsverk huvudsakligen tekniker som borttagning av kväve och fosfor, djupfiltrering och desinfektion. Det sekundära behandlade vattnet släpps ut i denitrifikations- och nitrifikationsfilter för kväveavlägsnande, sedan till fosforavlägsningstankar där kemiska reagenser som PAC och PFS tillsätts för borttagning av fosfor, sedan in i djupfiltreringstankar för att filtrera bort små suspenderade ämnen, och slutligen desinficeras med ultraviolett ljus eller klorviolindioxid.