طبق برخی از تحقیقات از هر هشت انسان یک نفر، عمدتاً در کشورهای درحال‌توسعه، آب سالم و پاک ندارند. هر 20 ثانیه یک کودک براثر اسهال ناشی از آب آلوده و بهداشت نامناسب می‌میرد. در کشورهای ثروتمند، بیماری و مرگ ناشی از آلودگی آب به دلیل سیستم‌های تصفیه آب در مقیاس گسترده بسیار نادر است. اگرچه سیستم‌های تصفیه آب متفاوت هستند اما بسیاری از آنها از طریق یک فرایند هشت‌مرحله‌ای تصفیه می‌شوند.

پیش تصفیه

آب "خام" یا تصفیه نشده، اغلب از دریاچه‌ها یا رودخانه‌ها به محیط تصفیه وارد می‌شوند. پمپ‌ها آب را به درون محیط تصفیه‌خانه می‌کشند و از طریق غربال‌هایی از ورود ماهی، علف‌های هرز، شاخه‌ها و تکه‌های بزرگ آوار جلوگیری می‌کنند. دستگاه‌های تصفیه ممکن است در این مرحله آب را هوادهی کنند تا میزان اکسیژن را افزایش دهند و در نتیجه به ازبین‌بردن بوها و مزه‌های بد کمک کنند.

لخته کردن

هدف از این مرحله پاک‌سازی آب از ذرات کوچکی است که باعث گل‌آلود شدن آن می‌شود. گل‌آلود شدن آب باعث ضدعفونی شدن آن می‌شود. ذرات ریز، از جمله بسیاری از باکتری‌ها، شروع به تشکیل توده‌های بزرگی می‌کنند که لخته نامیده می‌شوند.

رسوب‌گذاری

آب و لخته‌ها به حوضچه‌های رسوب پمپ می‌شوند. در اینجا، لخته‌ها در زیر آب ته‌نشین می‌شوند تا بتوان آنها را از بین برد.

حدود 85 تا 90 درصد از ذرات معلق از جمله باکتری‌ها در این مرحله حذف می‌شوند.

تصفیه

در این مرحله آب درون یک مدیوم چندلایه مانند شن و ماسه کوارتز، کربن فعال یا زغال‌سنگ آنتراسیت جریان می‌یابد تا بتواند مابقی مواد جامد باقی‌مانده در آب مانند میکروب‌ها و املاح معدنی را از بین ببرد. این مرحله معمولاً آخرین مرحله در فرایند حذف مواد جامد از آب است.

گندزدایی

گندزدایی ارگانیسم‌های ناقل بیماری را در آب از بین می‌برد. بیشتر تصفیه‌خانه‌های آب از مواد شیمیایی مانند کلر به‌عنوان گندزدا یا ضدعفونی‌کننده استفاده می‌کنند.

خوردگی و کنترل مقیاس

pH آب به‌گونه‌ای تنظیم می‌شود که خوردگی و رسوب زیادی در لوله‌ها نداشته باشد. مقیاس بیش از حد PH می‌تواند سیستم‌های لوله‌کشی را مختل کند، اما مقادیر مناسب به عملکرد بهتر لوله‌ها کمک می‌کند. بااین‌حال، هیچ مقدار خوردگی در سیستم توزیع آب مطلوب نیست. خوردگی علاوه بر ایجاد نشت و آسیب‌های دیگر، باعث آزاد شدن فلزات لوله مانند سرب و مس می‌شود که سلامت انسان را به خطر می‌اندازد.

کنترل طعم و بو

طعم و بوی نامطبوع موجود در آب، مانند عطر و بوی جلبک، اغلب خطرات سلامتی ندارد بااین‌حال برای مصرف کنندگان ناخوشایند هستند؛ بنابراین بسیاری از تصفیه‌خانه‌ها بو و طعم نامطبوع را از طریق فیلترها و مواد شیمیایی اضافی از بین می‌برند.