Prinsip asas peralatan rawatan air adalah untuk membuang atau mengubah kekotoran, bahan berbahaya, atau bahan pencemar terlarut dalam air mentah melalui gabungan kaedah fizikal, kimia dan biologi, membawanya untuk memenuhi piawaian penggunaan atau pelepasan. Proses yang berbeza beroperasi pada prinsip yang berbeza:
Rawatan Fizikal: Terutamanya bergantung pada penapisan, pemendapan dan pemintasan untuk mencapai pemisahan. Contohnya, penapisan pasir dan penapisan karbon teraktif menggunakan media zarah untuk menjerap atau memintas pepejal terampai; penapisan mikro, ultraturasan dan osmosis terbalik menggunakan kebolehtelapan terpilih membran untuk mencapai pengasingan halus molekul air dan bahan pencemar. Proses ini tidak mengubah sifat bahan pencemar tetapi menyingkirkannya melalui halangan fizikal.
Rawatan Kimia: Mencapai perubahan atau penyingkiran bahan pencemar melalui tindak balas. Sebagai contoh, proses pembekuan menggunakan bahan kimia untuk mengagregatkan zarah koloid ke dalam flok untuk mudah mendap; proses pengoksidaan (seperti pembasmian kuman ozon dan klorin) boleh memusnahkan struktur bahan organik atau membunuh mikroorganisma; pertukaran ion menggunakan resin untuk menukar ion kalsium dan magnesium di dalam air, mencapai pelembutan atau penyahgaraman. Kaedah ini menekankan peningkatan kualiti air yang didorong oleh kimia.
Rawatan Biologi: Terutamanya bergantung pada kemerosotan metabolik bahan pencemar oleh mikroorganisma, seperti proses enapcemar teraktif atau proses bioreaktor Membran. Mikroorganisma menukarkan bahan pencemar organik kepada karbon dioksida, air dan bahan stabil lain, dengan itu mencapai rawatan bahan pencemar yang tidak berbahaya. Kaedah ini digunakan secara meluas dalam rawatan kumbahan domestik dan air sisa industri organik.
Secara ringkasnya, prinsip teras peralatan rawatan air adalah untuk mencapai langkah-demi-penyingkiran bahan pencemar dalam bentuk yang berbeza melalui gabungan teknologi, secara beransur-ansur mengubah kualiti air daripada "air mentah" kepada "air boleh guna atau air buangan patuh."