Pour éviter la présence de matières grossières (feuilles, déchets divers, plastiques, etc.), des sables et des graisses qui peuvent compromettre le bon fonctionnement de la station et entraîner la formation d’odeurs désagréables, les eaux subissent 3 opérations de prétraitement :
1. Dégrillage : une grille retient les objets de grande taille.
2. Dessablage : le sable est enlevé par décantation.
3. Déshuilage : des bulles d’air injectées dans un bassin ou un chenal permettent la remontée des huiles et des graisses en surface. Ces dernières sont ensuite éliminées par raclage automatique de la surface du plan d’eau.
C’est l’étape de traitement du carbone. Les eaux usées sont en contact avec des micro-organismes (les « boues activées ») dans un bassin afin d’éliminer essentiellement les pollutions carbonées biodégradables. Un apport d’air injecté dans le bassin apporte l’oxygène nécessaire à la vie et à la croissance des bactéries. C’est pourquoi on appelle aussi ce bassin le bassin d’aération.
C’est l’étape d’élimination de l’azote et du phosphore. Ceux-ci sont traités de manière biologique par passages alternatifs en phase aérée et non-aérée dans le réacteur biologique. L’azote est éliminé sous forme gazeux dans l’atmosphère et le phosphore par un enrichissement des boues d’épuration.
Après passage dans le réacteur biologique, les boues sont séparées de l’eau épurée par décantation dans un clarificateur. Les boues récupérées par raclage et pompage au fond du bassin sont renvoyées en tête de bassin biologique. Cependant, une partie de ces boues est renvoyée vers le traitement des boues. L’eau épurée est rejetée dans le cours d’eau.
Les boues éliminées sont généralement déshydratées sur le site par pressage ou centrifugation. L’eau enlevée est renvoyée en tête de station. Les boues ainsi rendues pelletables, sont valorisées selon leur qualité (valorisation comme amendement agricole ou en co-incinération).