تصفیه فاضلاب (sewage treatment) فرآیندی است برای از بین بردن آلاینده‌ها از پساب و فاضلاب (wastewater) خانگی، به صورت جاری، خانگی، تجاری و سازمانی و شامل فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و زیستی برای حذف آلاینده‌های فیزیکی، شیمیایی و زیستی می‌باشد. هدف از تصفیه فاضلاب آن است که یک جریان سیال سالم برای محیط زیست و یک پس‌ماند جامد (یا لجن تصفیه شده) مناسب برای دفع و یا استفاده مجدد (معمولا به عنوان کود زراعی) تولید شود. با استفاده از فن‌آوری‌های پیش‌رفته در حال حاضر امکان استفاده مجدد از پساب فاضلاب برای آب آشامیدنی وجود دارد.

فرآیند تصفیه فاضلاب

   فاضلاب می‌تواند نزدیک به محل تولید تصفیه شود و از یک سیستم غیر متمرکز همانند سپتیک تانک (septic tank)، بیوفیلتر (biofilter) و یا سیستم‌های تصفیه هوازی (aerobic treatment system) استفاده کند و یا این که می‌تواند جمع‌آوری شود و به وسیله شبکه لوله‌کشی و پمپ (pump) به تصفیه‌خانه شهری برود. منابع فاضلاب صنعتی اغلب نیاز به فرآیندهای تصفیه تخصصی دارند.

   تصفیه فاضلاب به طور کلی شامل سه مرحله است که تصفیه نخستین (primary treatment) تصفیه دومین (secondary treatment) و تصفیه سومین (tertiary treatment) خوانده می‌شوند.

1. تصفیه نخستین شامل نگه داشتن موقت فاضلاب در یک حوض‌چه ساکن است که در آن مواد جامد سنگین می‌توانند به پایین ته‌نشین شوند؛ در حالی که روغن، گریس و مواد جامد سبک‌تر در سطح آب شناور می‌شوند. مواد ته‌نشین شده و مواد شناور خارج می‌شوند و مایع باقی مانده می‌تواند تخلیه شود و یا در معرض تصفیه دومین قرار گیرد.
2. تصفیه دومین مواد محلول و معلق بیولوژیکی را خارج می‌کند. تصفیه دومین معمولا به وسیله میکروارگانیسم‌های موجود در آب در یک زیستگاه تحت کنترل انجام می‌شود. تصفیه دومین قبل از تخلیه و یا تصفیه سومین ممکن است نیاز به یک فرآیند جداسازی برای خارج کردن میکرو‌ارگانیسم‌ها از آب تصفیه شده داشته باشد.
3. تصفیه سومین که گاهی به عنوان یک مرحله علاوه بر تصفیه‌های اولیه و ثانویه انجام می‌شود تا آب اجازه تخلیه آب به یک اکوسیستم بسیار حساس و یا شکننده مانند مصب رودخانه‌ها، رودخانه‌های کم جریان، صخره‌های مرجانی و ... را پیدا کند. آب تصفیه شده گاهی قبل از تخلیه به یک جریان، رودخانه، خلیج، تالاب یا دریاچه به صورت شیمیایی یا فیزیکی (به عنوان مثال به وسیله تالاب‌ها و میکروفیلتراسیون) ضد عفونی می‌شود و یا می‌توان آن را برای آب‌یاری یک زمین گلف، مسیر سبز یا پارک به کار برد. اگر این آب به اندازه کافی تمیز شود، می‌توان از آن برای تغذیه آب‌های زیرزمینی و یا مصارف کشاورزی استفاده نمود.