In der Abwasserbehandlung werden Adsorptions- und Ionenaustauschverfahren zur Entfernung geringer Konzentrationen an Inhaltsstoffen aus relativ reinem Wasser eingesetzt. Auch die Rückgewinnung von Werkstoffen spielt hierbei eine Rolle.
Die verfahrenstechnischen Abläufe sind dabei die gleichen, wie bei Reinigungsoperationen zur Trink- und Betriebswassererzeugung. Kationen- oder Mischbettionenaustauscher werden z.B. zur Entfernung oder Rückgewinnung von Schwermetallspuren eingesetzt.
Adsorberharze finden bei der Entfernung von organischen Verbindungen, wie Farbstoffen, Tensiden, Ölen und Fettsäuren Verwendung. Aktivierte Tonerde (Aluminiumoxid) als Sorbens wird zur Entfernung von polaren, hydrophilen organischen Stoffen eingesetzt. Aktivkohle ist ein bevorzugtes Filtermaterial zur Abtrennung von nicht polaren, hydrophoben, organischen Verbindungen, insbesondere von Chlorkohlenwasserstoffen.