La gestión de residuos de agua es el campo de la manipulación de aguas residuales para que sean aptas para reciclarlas en un sistema de agua o para eliminarlas de forma respetuosa con el medio ambiente. Este es uno de los mayores problemas a los que se enfrentan la mayoría de las grandes ciudades del mundo moderno, ya que el desbordamiento causa graves problemas de contaminación y aumenta la densidad de población que lleva la infraestructura existente al límite. Se utilizan procesos tanto mecánicos como biológicos para gestionar las aguas residuales a fin de eliminar las partículas indeseables y eliminar cualquier patógeno potencialmente dañino.
Uno de los principales campos de la gestión de aguas residuales es el tratamiento de aguas residuales. Esto cubre las aguas residuales domésticas, la escorrentía comercial, la escorrentía ambiental y más. Los hogares producen aguas residuales como desechos de sus inodoros, duchas, lavabos y baños, que generalmente se bombean a un campo de sanguijuelas en las instalaciones o se envían a un sistema de alcantarillado central. Las aguas residuales industriales pueden ser particularmente peligrosas, a menudo con contaminantes dañinos que se agregan al agua y se introducen en el sistema de alcantarillado. En algunas regiones, estas aguas residuales están especialmente reguladas y pueden requerir una instalación especial para procesarlas.
Ha surgido un problema sustancial en la gestión moderna a medida que los sistemas de alcantarillado existentes se llenan casi al límite de su capacidad. Muchas ciudades modernas permiten que la escorrentía de las tormentas se filtre directamente al sistema de alcantarillado, lo que agrega estrés a un sistema ya extendido. Como resultado, durante tormentas particularmente fuertes o tormentas que duran largos períodos de tiempo, el agua de lluvia puede hacer que el sistema de alcantarillado exceda su capacidad, creando lo que se llama un desbordamiento combinado de alcantarillado, que puede ser un desastre tanto dentro de las ciudades como en la costa.
Las aguas residuales en una ciudad importante generalmente se tratan en una instalación central, donde son enviadas por una extensa serie de tuberías y bombas. La mayoría de los sistemas de gestión tienen tres niveles distintos, a los que se hace referencia simplemente como tratamientos primarios, secundarios y terciarios. El tratamiento primario consiste en separar los sólidos del agua, generalmente a través de medios mecánicos como sedimentación y filtración. El tratamiento secundario implica el uso de medios biológicos, como microorganismos, para sacar el material disuelto de la solución y convertirlo en sólido. El tratamiento terciario luego implica eliminar estos sólidos del agua y tratar el agua resultante para purificarla, generalmente mediante microfiltración o aditivos químicos.
A nivel individual, la gestión de residuos de agua puede ser utilizada por hogares que no están en un sistema de alcantarillado o por hogares que desean reducir la cantidad de residuos que bombea al sistema de alcantarillado. En los últimos años, muchas regiones han permitido la separación de aguas residuales en aguas grises y aguas negras. Las aguas grises son el agua relativamente no contaminada que resulta de actividades como lavar la ropa, ducharse o lavar los platos. Blackwater, por otro lado, son aguas residuales de los sistemas de inodoros.
Si bien las aguas negras deben, por ley en la mayoría de las regiones, enviarse a un sistema de alcantarillado o a un campo de sanguijuelas, las aguas grises están menos reguladas. Muchas casas modernas utilizan sistemas de filtración básicos para que sean adecuadas para una serie de actividades que consumen mucha agua y que no requieren agua potable. Por ejemplo, las personas pueden usar aguas grises para regar sus jardines o paisajismo, o para rellenar las cisternas de los inodoros para tirar de la cadena. Esta es una forma simple y eficaz de gestión de residuos de agua que puede ahorrar grandes cantidades de agua al año, además de reducir la carga de trabajo de los sistemas de alcantarillado.