تصفیه فاضلاب فرایند زدودن آلاینده‌ها از پساب، به‌ویژه فاضلاب خانگی است که شامل فرایندهای شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی برای زدودن این آلاینده‌ها و تأمین فاضلاب تصفیه شده که برای محیط زیست بی‌خطر است، می‌باشد. معمولاً یکی از محصولات تصفیه فاضلاب، زباله نیمه‌جامد است که لجن فاضلاب نامیده می‌شود که نیازمند تصفیه جداگانه پیش از دفن یا استفاده است.

• منشأ پساب

پساب به وسیلهٔ مراکز مسکونی، صنعتی، تجاری و اداری تولید می‌شود. پساب خانگی شامل زهکشی توالت، حمام، دوش، آشپزخانه و روشویی است. در بیشتر موارد، پساب شامل زبالهٔ مایع صنعتی و تجاری نیز هست. جداسازی پساب خانگی به آب خاکستری و آب سیاه در جوامع پیشرفته رو به افزایش است. از آب خاکستری تصفیه شده می‌توان برای آبیاری گیاهان یا فلاش توالت استفاده کرد.

• اختلاط پساب و آب باران

ممکن است که آب باران نیز در سامانه فاضلاب وارد شود. چنین سامانه‌ای را سامانه تصفیه مختلط می‌نامند. این طراحی در آغاز ساخت سامانه‌های فاضلاب متداول بود. سامانهٔ مختلط نیاز به تأسیسات بزرگتر و هزینهٔ بیشتر دارد. افزایش ناگهانی جریان ناشی از بارندگی ممکن است باعث پر شدن و سرریز کردن شود. در جوامع شهری از میانهٔ سدهٔ بیستم میلادی، سامانه‌های جداگانه برای آب باران و فاضلاب ساخته می‌شود؛ زیرا بارندگی جریان‌های با دبی مختلف ایجاد می‌کند که کارایی تصفیه‌خانهٔ فاضلاب را کاهش می‌دهد.

• پساب صنعتی

در برخی از کشورهای پیشرفته، یک تصفیهٔ اولیه روی پساب صنعتی انجام می‌شود تا بار آلودگی آن را پیش از مخلوط شدن با فاضلاب خانگی کاهش دهد. این فرایند، تصفیه فاضلاب صنعتی نامیده می‌شود. پساب صنعتی ممکن است حاوی موادی باشد که با روش‌های معمول تصفیه، زدوده نشوند. هم‌چنین یکنواخت نبودن جریان پساب صنعتی به دلیل چرخه‌های تولید، می‌تواند تنظیمات تصفیهٔ بیولوژیکی از جمله فرایند لجن فعال را به هم بریزد.

• فرایند تصفیه

جمع‌آوری و تصفیهٔ فاضلاب، تابع استانداردها و قواعد محلی و کشوری است.

تصفیهٔ فاضلاب عموماً از سه مرحله تشکیل می‌شود که تصفیهٔ اولیه، ثانویه و ثالثه نامیده می‌شوند.