Hiện nay nhiều nhà máy nước vẫn áp dụng các bước cơ bản dưới đây để xử lý nước ngầm và nước bề mặt thành nước cấp sinh hoạt. Tuy nhiên, thực tế chất lượng nước sau xử lý vẫn còn bị nhiễm kim loại nặng hoặc asen. Xu hướng các nguồn nước ngầm và bề mặt ngày càng ô nhiễm nghiêm trọng, vì vậy quy trình xử lý nước cấp sẽ đòi hỏi nhiều công đoạn cũng như hiệu quả xử lý tốt hơn so với công nghệ hiện hữu.

1. Hồ chứa và lắng sơ bộ: Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tự làm sạch: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do các điều kiện của môi trường, thực hiện các phản ứng oxi hoá do tác dụng của oxi hoà tan trong nước và làm nhiệm vụ điều hoà lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn vào lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lý nước.
2. Song chắn và lưới chắn rác: Loại trừ vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của công trình xử lý. Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kích thước nhỏ như que tăm, khi đi qua máy bơm vào các công trình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rữa làm tăng độ màu, hàm lượng cặn của nước.
3. Bể lắng cát: Ở các nguồn nước mặt có độ đục lớn (>250mg/L) sau lưới chắn rác, các hạt cặn lơ lửng vô cơ, có kích thước nhỏ, tỷ trọng lớn hơn nước, cứng, có khả năng lắng nhanh được giữ lại ở bể lắng cát.
4. Xử lý nước tại nguồn bằng hoá: Để hạn chế sự phát triển của rong rêu tảo và vi sinh vật nước, loại trừ màu, mùi, vị do xác vsv chất gây ra. Hoá chất thường được sử dụng là CuSO4, liều lượng 0,12 – 0,13 mg/l. Liều lượng và quãng thời gian giữa 2 lần xử lý phụ thuộc vào thành phần nước thô cũng như nồng độ loại sinh vật và rêu tảo, nhiệt độ, độ kiềm và hàm lượng CO2.
5. Làm thoáng: Hoà tan oxy từ trong không khí vào nước để oxy hoá sắt hoá trị II, Mangan hoá trị II thành Sắt III, Mangan IV tạo thành các hợp chất hydroxit Fe(OH)3 có khả năng kết tủa và lắng xuống.
6. Clo hoá sơ bộ: Cho Clo vào nước trước bể lắng và lọc. Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bị nhiễm bẩn nặng. Oxy hoá Sắt hoà tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hoá Mangan hoà tan để tạo thành cá chợp chất kết tủa tương ứng. Oxy hoá các chất hữu cơ để khử màu. Ngăn chặn sự phát triển của rong rêu trong bể phản ứng và bể lắng, phá huỷ tế bào của các vi sinh sinh sản chất nhầy nhớt trên bề mặt lọc, làm tăng thời gian chu kỳ lọc.
7. Khuấy trộn hoá chất: Tạo điều kiện phân tán nhanh và đều hoá chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý vì phản ứng thuỷ phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh (thường nhỏ hơn 1/10s), nếu không trộn đều và trộn kéo dàisẽ khoogn tạo ra được các keo tụ đủ, chắc và đều trong thể tích nước, hiệu quả lắng sẽ kém và tốn phèn. Các loại hoá chất khác đòi hỏi phải trộn đều còn thời gian trộn đòi hỏi thời gian trộn đòi hỏi ít nghiêm ngặt hơn phèn.
8. Keo tụ và phản ứng tạo bông cặn: Tạo ra các nhân có khả năng dính kết các chất làm bẩn nước ở dạng hoà tan lơ lửng thành cách bông cặn có khả năng lắng trong các bể lắng và dính kết trên bề mặt hạt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế nhất. Khi trôn phèn với nước xử lý lập tức xảy ra các phản ứng hoá học và lý hoá tạo thành hệ keo dương phân tán đều trong nước, khi được trung hoà, hệ keo dương này là các hạt nhât có khả năng dính kết với các keo âm phân tán trong nước tạo thành các bông cặn. Do đó quá trình tạo nhân dính kết gọi là quá trình keo tụ , quá trình dính kết cặn bẩn và nhân keo tụ gọi là quá trình phản ứng tạo bông cặn. Thường dùng phèn nhôm và phèn sắt
9. Lắng: Là quá trình làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn bằng các biện pháp: Lắng trọng lực trong các bể lắng, khi đó các hạt căn có tỉ trọng lớn hơn nước ở chế độ thuỷ lực thích hợp sẽ lắng xuống; Bằng lực ly tâm tác dụng vào hạt cặn, trong các bể lắng ly tâm và xiclon thuỷ lực; Bằng lực đẩy nổi do các bọt khí bám vào hạt cặn ở các bể tuyển nổi. Cùng với việc lắng cặn, quá trình lắng xong làm giảm được 90-95% vi trùng có trong nước do vi trùng luôn bị hấp phụ và dính bám vào các hạt bông cặn trong quá trình lắng.
10. Lọc: Là quá trình không chỉ giữ lại các hạt căn lơ lửng trong nước có kích thước lớn hơn các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc mà còn giữ lại các hạt keo sắt, keo hữu cơ gây ra độ đục và độ màu, có kích thước bé hơn nhiều lần kích thước cá lỗ rỗng nhưng có khả năng dính kết và hấp thụ lên bề mặt hạt lớp vật liệu lọc.
11. Hấp thụ chất gây mùi, gây màu: Các hạt bột than hoạt tính có bề mặt hoạt tính rất lớn, có kahr năng hấp thụ các phân tử khí và các chất ở dạng lỏng hoà tan trong nước làm cho nước có mùi vị và màu lên bề mặt của hạt than này ra khỏi nước. Nước được khử mùi vị và màu.
12. Flo hoá nước: Do sau quá trình xử lý làm sạch nước thì lượng Flo có trong nước ở mức thấp hơn cho với tiêu chuẩn nên cần bổ sung thêm Flo vào nước.
13. Khử trùng: Để đảm bảo an toàn về mặt vi trùng học, nước trước khi cấp cho người tiêu thụ phải được khử trùng. Các biện pháp khử trùng gồm: Đun sôi nước, Dùng tia tử ngoại, Dùng các chất có tác dụng tiệt trùng cao như oozon, clo,…
14. Ổn định nước: Là quá trình khử tính xâm thực của nước đồng thời cấy lên mặt trong thành ống lớp màng bảo vệ để cách li không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu làm ống.