تصفیه آب در واقع فرآیند میکروب زدایی آب و قابل آشامیدن ساختن آن برای انسان است. در این فرآیند مراحل مختلفی وجود دارد که آب آلوده باید از ان عبور داده شود تا به آب سالم تبدیل شود.
این مراحل به میزان آلودگی آب منبع و کیفیت آن بستگی دارد. معمولا آب های زیر زمینی آلودگی کمتری نسبت به آب های سطحی دارند که با مقادیر کمی کلر تصفیه می شوند. اما آب های سطحی که آلوده تر و کدرتر هستند به مراحل و فرایندهای پچیده تری نیاز دارند. این مراحل در تصفیه خانه به شرح زیر می باشند:

۱- آبگیر
این عمل برای برداشت آب از منبع آلوده و انتقال آن به تصفیه خانه انجام میشود. در حین این عمل تصفیه آب به صورت فیزیکی انجام می شود. در مسیر آبگیر فیلترهایی برای فیلترکردن مواد معلق در آب وجود دارد . در این عملیات آب تا حدودی پاکسازی می شود . این عمل برای آب های زیرزمینی هم انجام می شود.

۲- آشغالگیر
در این مرحله ذرات معلق بیشتری از آب حذف می شود تا کیفیت تصفیه آب در مراحل بعدی بالاتر رود. با انجام این کار در واقع از ایجاد انسداد در تجهیزات تصفیه خانه و در نتیجه کملکرد نامطلوب آن ها جلوگیری می شود. آشغالگیرها معمولا در سایزهای مختلفی به نام های آشغالگیر ریز، متوسط و درشت وجود دارند که آشغالگیرهای درشت تر جلوتر از آشغالگیرهای ریزتر قرار می گیرند. همچنین عمل تمیز کردن آشغالگیرها یا به صورت دستی است و یا به صورت اتوماتیک انجام می شود.

۳- تصفیۀ شیمیایی مقدماتی
انواع جلبک ها و گیاهان آبزی در آب وجود دارند که به سرعت تکثیر می شوند و موجب آلوده کردن تمام آب های موجود در تصفیه خانه می شوند. این مواد مضر موجب تغییر در رنگ و بو و مزه آب نیز می شوند. بنابراین برای از بین بردن آن ها از تصفیه شیمیایی مقدماتی استفاده می شود. برای کنترل و از بین بردن این جلبک ها از روش های فیزیکی، بیولوژیکی، شیمیایی استفاده می شود که هرکدام شامل مراحل و عملیات خاص خود است.

۴- ته نشینی مقدماتی
در این مرحله، آب در استخرهای به عمق معمولا ۳ تا ۵ متر قرار داده می شود تا ذرات معلق موجود در آب که دانسیته آن ها بیشتر از آب است، مثل سنگ ریزه ها، شن و ماسه ها از آب جدا شود و در کف ته نشین شود. بسته به قطر و میزان ذرات معلق و همچنین دمای آب، سرعت این مرحله متغیر است.

۵- توری های آبهای سطحی
برای این کار از توری هایی با سوراخ های بسیار ریز در حدود ۳۰ میکرومتر استفاده می شود و معمولا برای تصفیه آب های سطحی مورد استفاده قرار می گیرد. این توری ها دارای واحد شستشو هستند که در واقع مواد میکروب زدا را به جریان آب اسپری می کنند تا هم عمل میکروب زدایی بهتر انجام شود و هم از گرفتگی توری جلوگیری شود.

۶- هوادهی
از این روش برای خارج سازی گازهای آلوده در آب و افزودن اکسیژن بیشتر به آب جهت تهیه آب آشامیدنی مطلوب مورد استفاده قرار می گیرد . این روش معمولا برای آب های زیر زمینی که با هوا در تماس نبوده اند و دارای اکسیژن کافی نیستند انجام می شود. هوادهی به روش هایی مثل فرستادن آب به هوا و نیز دمیدن هوا به آب انجام می شود.

۷- انعقاد و لخته سازی
در این مرحله مواد منعقد کننده به آب اضافه می شود تا ذرات بسیار ریز باقی مانده در آب که قابل ته نشین شدن نیستن به یکدیگر بچسبند و منعقد شوند و در نتیجه اندازه و وزن و چگالی آن ها زیاد شده تا به آسانی ته نشین شوند. عمل انعقاد موجب از بین بردن نیروی دافعه الکتریکی میان ذرات ریز می شود . بنابراین ذرات ریزی که در مراحل قبلی از آب جدا نشده اند، در اثر عمل انعقاد به راحتی ته نشین می شوند.

۸- کاهش سختی آب
کاهش سختی آب یا به عبارتی نرم کردن آب ، بسته به میزان سختی آب یا توسط مصرف کنند صورت می گیرد و یا در تصفیه خانه انجام می شود. نرم کننده های خانگی دارای واحدهای مبادله گر یونی هستند و برای آب های با سختی پایین به کار می روند. اما آب هایی که درجه سختی بالایی دارند در تصفیه خانه ها با استفاده از ته نشینی شیمیایی و تبادل کننده های یونی ، نرم می شوند.
مراحل بعدی شامل فیلتراسیون ، جذب،  فلوئورزنی و فلوئورزدایی، تثبیت ، گندزدایی ، ذخیره سازی می باشد که هرکدام شامل روش ها و عملیات خاص خود برای تصفیه آب های سطحی و تصفیه آب های زیر زمینی و قابل شرب ساختن آن ها است.