Los métodos de tratamiento de aguas negras utilizan métodos físicos, biológicos y químicos para tratar los desechos orgánicos e inorgánicos sólidos y líquidos, comúnmente conocidos como aguas residuales, producidos por los humanos a través de excreciones corporales y actividades domésticas, así como actividades agrícolas, industriales y comerciales. Los objetivos son eliminar los sólidos, descomponer los compuestos orgánicos, eliminar los microorganismos que causan enfermedades, eliminar las sustancias químicas nocivas y prevenir o eliminar los olores ofensivos y nocivos y la decoloración del suelo. Los diferentes tipos de tratamiento de aguas negras incluyen fosas sépticas, pozos negros, campos de drenaje de suelo, productos químicos, biodigestores, inodoros de compostaje y sistemas de reciclaje de aguas negras.
La eficacia de un método de tratamiento de aguas negras o grises en el tratamiento de la parte biológica de la corriente de desechos es quizás el factor más importante al considerar los diferentes tipos de tratamiento de aguas. Esta porción contiene bacterias, virus y protozoos que causan enfermedades en los humanos. El agua negra también puede contener elementos químicos inorgánicos nocivos, como nitrógeno y fósforo, que se encuentran comúnmente en los fertilizantes, así como metales pesados potencialmente tóxicos, como el cadmio y el mercurio.
Los tanques sépticos y los campos de drenaje del suelo han sido, y continúan siendo, el tipo más común de sistema de tratamiento de aguas negras en el sitio en los Estados Unidos para hogares y pequeños grupos de hogares que no están conectados a un sistema centralizado, generalmente municipal, de aguas residuales o sistema de tratamiento de aguas residuales. Por lo general, utilizan medios físicos y biológicos para el tratamiento de aguas negras. Los primeros incluyen percolación y filtración, a través de grava, arena y carbón activado. Estos últimos aprovechan la digestión anaeróbica y aeróbica de las bacterias naturales para el tratamiento del agua.
El tratamiento del agua negra también puede implicar la adición de productos químicos, como el cloro, para desinfectar el agua negra. Además, se pueden agregar productos químicos que causan reacciones que resultan en la eliminación de sustancias orgánicas e inorgánicas nocivas. En el extremo opuesto de la escala de calidad del tratamiento, las piscinas negras o pozos negros se han utilizado durante mucho tiempo como una alternativa a menudo más barata, porque son tanques sellados diseñados simplemente para contener las aguas residuales hasta que se bombean y transportan a otro lugar para su tratamiento.
También se están utilizando alternativas que se esfuerzan por imitar la forma en que la naturaleza trata las aguas negras porque se consideran menos dañinas ecológicamente. Estos incluyen biodigestores, humedales artificiales y cañaverales, inodoros de compostaje y sistemas de reciclaje de aguas negras. Los biodigestores generalmente buscan hacer un uso más eficiente y efectivo de la digestión anaeróbica y aeróbica para tratar las aguas negras. Las plantas que absorben nitrógeno, fósforo e incluso metales se pueden plantar en un humedal artificial o en un lecho de juncos.
Los sistemas de reciclaje de aguas negras constituyen otra categoría de sistemas de tratamiento de aguas negras. En general, estos también suelen utilizar los diversos tipos de métodos físicos, biológicos y químicos para el tratamiento de aguas negras. La diferencia entre este y otros tipos de tratamiento es que el agua tratada se recicla de nuevo al circuito del sistema de aguas negras en lugar de descargarse.