जल उपचार उपकरण का मूल सिद्धांत भौतिक, रासायनिक और जैविक तरीकों के संयोजन के माध्यम से कच्चे पानी में अशुद्धियों, हानिकारक पदार्थों या घुले हुए प्रदूषकों को हटाना या परिवर्तित करना है, जिससे इसे उपयोग या निर्वहन मानकों के अनुरूप लाया जा सके। विभिन्न प्रक्रियाएँ विभिन्न सिद्धांतों पर संचालित होती हैं:
शारीरिक उपचार: पृथक्करण प्राप्त करने के लिए मुख्य रूप से निस्पंदन, अवसादन और अवरोधन पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, रेत निस्पंदन और सक्रिय कार्बन निस्पंदन निलंबित ठोस पदार्थों को सोखने या रोकने के लिए कण मीडिया का उपयोग करते हैं; माइक्रोफिल्ट्रेशन, अल्ट्राफिल्ट्रेशन और रिवर्स ऑस्मोसिस पानी के अणुओं और प्रदूषकों के बारीक पृथक्करण को प्राप्त करने के लिए झिल्ली की चयनात्मक पारगम्यता का उपयोग करते हैं। यह प्रक्रिया प्रदूषकों के गुणों को नहीं बदलती बल्कि उन्हें भौतिक बाधाओं के माध्यम से हटा देती है।
रासायनिक उपचार: प्रतिक्रियाओं के माध्यम से प्रदूषक परिवर्तन या निष्कासन प्राप्त करता है। उदाहरण के लिए, जमावट प्रक्रियाओं में कोलाइडल कणों को आसानी से व्यवस्थित करने के लिए फ्लॉक्स में एकत्रित करने के लिए रसायनों का उपयोग किया जाता है; ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं (जैसे ओजोन और क्लोरीन कीटाणुशोधन) कार्बनिक पदार्थ की संरचना को नष्ट कर सकती हैं या सूक्ष्मजीवों को मार सकती हैं; आयन एक्सचेंज पानी में कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों के आदान-प्रदान के लिए रेजिन का उपयोग करता है, जिससे नरमी या अलवणीकरण प्राप्त होता है। ये विधियाँ रासायनिक रूप से संचालित जल गुणवत्ता सुधार पर जोर देती हैं।
जैविक उपचार: मुख्य रूप से सूक्ष्मजीवों द्वारा प्रदूषकों के चयापचय क्षरण पर निर्भर करता है, जैसे सक्रिय कीचड़ प्रक्रिया या झिल्ली बायोरिएक्टर प्रक्रिया। सूक्ष्मजीव कार्बनिक प्रदूषकों को कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और अन्य स्थिर पदार्थों में परिवर्तित करते हैं, इस प्रकार प्रदूषकों का हानिरहित उपचार प्राप्त होता है। घरेलू सीवेज और जैविक औद्योगिक अपशिष्ट जल के उपचार में इस विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
संक्षेप में, जल उपचार उपकरण का मुख्य सिद्धांत प्रौद्योगिकियों के संयोजन के माध्यम से विभिन्न रूपों में प्रदूषकों को चरणबद्ध तरीके से हटाना है, धीरे-धीरे पानी की गुणवत्ता को "कच्चे पानी" से "उपयोग योग्य पानी या अनुवर्ती निर्वहन पानी" में बदलना है।