按汙水中汙染物的沸點和結晶點差異特性淨化汙水利用汙染物與水的沸點的不同，一種是采用蒸發的方法使水汽化，汙染物在水相濃縮後達到結晶濃度實現汙染物的分離，如用浸沒燃燒蒸發器處理冶金工業的硫酸酸洗廢液，回收硫酸和亞硫酸鐵。

利用汙水中懸浮物質與水的性質不同，在重力作用下實現分離的過程。當懸浮物的比重大於1時，就下沉，稱之為沉降或沉澱。在沉澱過程中，懸浮物顆粒形狀大小不變的，稱之自由沉澱；若懸浮物的顆粒形狀大小不斷地增大，則稱之為絮凝沉澱。當懸浮物的比重小於1時，就上浮，稱之重力浮選。然而，對於呈乳化狀態或比重接近於1 的懸浮性物質，難以自然沉降或上浮，必須依靠通入空氣或進行機械攪拌，以形成大量氣泡，將乳化微粒粘附而帶到水麵，與水進行分離，這種強製上浮又稱做氣浮或浮選。

高速旋轉的物體能產生離心力，利用離心力的作用可將懸浮性物質從汙水中分離出來。含有懸浮物或乳化油的汙水高速旋轉時，由於懸浮顆粒、乳化油等和水的質量不同，因而會受到大小不等的離心力的作用。質量大的懸浮性固體顆粒，受到較大的離心力作用，被甩到了外側；而質量小的水受到的離心力作用也較小，便被留在了內圈，利用不同的排出口將其分別引出，便可實現固一液分離的目的。離心分離時，由於離心力對懸浮顆粒或乳化油的作用遠遠超過了重力和壓力的作用，因此對懸浮物顆粒或乳化油的澄清也大大的強化了。

將汙水通過一層帶孔隙的過濾裝置或介質，大於孔隙尺寸的懸浮物顆粒物質被截留在介質的表麵，從而使汙水得到了淨化。經過一定時間的使用以後，過水的阻力增加，就必須采取一定的措施，如通常采用反衝洗將截留物從過濾介質上除去。常用的過濾介質有兩類；一種是顆粒狀材料，如石英砂、無煙煤、金屬屑、纖維球以及聚氯乙烯球或聚丙乙烯球等。另一種是多孔性介質，如格柵、篩網、帆布或尼龍布、微孔管等。隻有根據汙水中懸浮物的物質進行正確的選擇時，才能收到良好的過濾效果。

蒸發是依靠加熱使溶液中的溶劑（如水等）汽化，溶液得到濃縮的過程；結晶是利用過飽和溶液的不穩定原理，將汙水中過剩的溶解物質以結晶形式析出，再將母液分離出來就得到了純淨的產品。在汙水處理中常利用結晶的方法，回收有用物質或去除汙染物達到淨化的目的。