Nuotekų valymas – tai mikroorganizmų ir kitų rūšių teršalų pašalinimo iš nuotekų procesas. Labiau išsivysčiusiose šalyse didžioji dalis buitinių atliekų surenkama į kanalizacijos sistemą ir vamzdynais siunčiama į centrinį nuotekų valymo įrenginį. Šiose gamyklose nuotekų valymas atliekamas keliais etapais, kai etapais pašalinamos arba keičiamos įvairios medžiagos, kad galutinis produktas arba nuotekos būtų saugūs grąžinti į aplinką.
Visose gyvenamosiose patalpose, įmonėse, ligoninėse ir kitose įstaigose, kurios naudoja vandenį, susidaro nuotekos nuotekų pavidalu. Nuotekos yra bendras vandens, kuris nuteka iš tualetų, kriauklių, dušų ir skystų pramoninių atliekų, terminas. Įprastas nuotekų valymo procesas apima išankstinį apdorojimą, taip pat pirminio, antrinio ir tretinio valymo etapus.
Išankstinis apdorojimas apima didelių objektų pašalinimą iš nuotekų, kad tolesnio valymo proceso metu įranga neužsikimštų ar nepažeistų. Tokie daiktai kaip pagaliukai, skudurai, moteriškos higienos priemonės ir net vaisiai pašalinami mechaniniu būdu, o vėliau paprastai sudeginami arba siunčiami į sąvartyną. Smėliui ir akmenims, bendrai vadinamiems smėliu, leidžiama nusėsti į laikymo rezervuarą, kur jie sušluojami į juos surenkantį įrenginį, o po to taip pat siunčiami į sąvartyną.
Pirminis gydymas veikia tuo pačiu principu kaip ir pirminio apdorojimo bei atrankos procesai. Pagrindinis jo tikslas – leisti dalelėms nusėsti laikymo rezervuaruose į „dumblą“, kuris surenkamas ir apdorojamas kitur. Šiame etape taip pat atskiriami riebalai ir aliejai, nes jie yra lengvesni už vandenį ir plūduriuoja į viršų, kad būtų nugriebti. Tai leidžia nuotekas po šio etapo tvarkyti kaip visumą, nes jos yra homogeniškesnės.
Antrinio nuotekų valymo tikslas yra suskaidyti biologines medžiagas, esančias nuotekose iš tokių šaltinių kaip žmonių atliekos ir plovikliai. Tai atliekama naudojant išsamius įvairius susijusius metodus, kuriuose naudojamos bakterijos ir kiti naudingi mikroorganizmai ištirpusiems biologiniams teršalams suskaidyti. Šie organizmai taip pat padeda kitiems junginiams ir medžiagoms nusodinti iš nuotekų.
Siekiant dar labiau pagerinti nuotekų kokybę prieš jas išleidžiant, daugelis valymo įrenginių naudoja tretinį valymą. Tolesnis filtravimas ir azoto bei fosforo pašalinimas sudaro šį žingsnį. Tretinis gydymas dažnai apima dezinfekciją, ypač išsivysčiusiose šalyse. Tai paprastai pasiekiama chloruojant arba apdorojant vandenį ozonu arba ultravioletiniais spinduliais, kurie pašalina kenksmingas bakterijas ir kitus organizmus prieš vandens grąžinimą į aplinką per upę, vandenyną ar kitą kelią.