공공수역의 수질보호를 위해 방류수의 수질을 보다 높이는 것을 말한다. 이제까지의 하수처리와 산업폐수처리에서는 스크린에 의해 커다란 부유물질을 제거한 후 침전, 생물처리 등을 행하여 BOD(생화학적 산소요 구량)를 20ppm 이하로, SS(부유물질)를 70ppm 이하로 처리하여 방류하였다. 일반적으로 이러한 처리방법을 2차 처리라 말하고 그 이상으로 방류 수의 수질오염도를 낮추려는 조작을 3차 처리 혹은 고도 처리라 부른다. 3차 처리 방법으로 가장 널리 보급되어 있는 것은 부유물질을 제거하기 위한 모래여과법, 고분자응집제를 사용한 응집침전, 질소를 제거하기 위한 암모니아 스트리핑법과 생물처리법, 역침투막을 사용하여 불순물을 제거하는 역침투막법 등이 있다.