Juodojo vandens valymo metoduose naudojami fiziniai, biologiniai ir cheminiai metodai, skirti apdoroti kietas ir skystas organines ir neorganines atliekas, paprastai žinomas kaip nuotekas, kurias gamina žmonės iš organizmo išskyrimo ir buitinės veiklos, taip pat žemės ūkio, pramonės ir komercinės veiklos. Tikslai yra pašalinti kietąsias medžiagas, suskaidyti organinius junginius, pašalinti ligas sukeliančius mikroorganizmus, pašalinti kenksmingas chemines medžiagas ir užkirsti kelią įžeidžiantiems bei kenksmingiems kvapams ir dirvožemio spalvos pasikeitimui arba juos pašalinti. Įvairūs juodojo vandens valymo tipai apima septikus, šiukšlių baseinus, dirvožemio drenažo laukus, chemines medžiagas, biologinius virškinimo įrenginius, kompostavimo tualetus ir juodojo vandens perdirbimo sistemas.
Tai, koks efektyvus juodo arba pilko vandens valymo metodas yra apdorojant biologinę atliekų srauto dalį, yra bene svarbiausias veiksnys svarstant įvairius vandens valymo būdus. Šioje dalyje yra bakterijų, virusų ir pirmuonių, sukeliančių žmonių ligas. Juodajame vandenyje taip pat gali būti kenksmingų neorganinių cheminių elementų, tokių kaip azotas ir fosforas, kurie dažniausiai randami trąšose, taip pat potencialiai toksiškų sunkiųjų metalų, tokių kaip kadmis ir gyvsidabris.
Septikai ir dirvožemio drenažo laukai buvo ir tebėra JAV labiausiai paplitęs juodojo vandens valymo sistemos tipas, skirtas namams ir nedidelėms namų grupėms, kurie nėra prijungti prie centralizuoto, dažniausiai komunalinio, nuotekų ar nuotekų valymo sistema. Juodojo vandens valymui jie paprastai naudoja fizines ir biologines priemones. Pirmieji apima perkoliaciją ir filtravimą per žvyrą, smėlį ir aktyvuotą anglį. Pastarieji vandens valymui naudojasi anaerobiniu ir aerobiniu virškinimu, kurį vykdo natūraliai esančios bakterijos.
Juodojo vandens apdorojimas taip pat gali apimti chemikalų, tokių kaip chloras, pridėjimą juodam vandeniui dezinfekuoti. Be to, gali būti pridėta cheminių medžiagų, kurios sukelia reakcijas, kurių metu pašalinamos kenksmingos organinės ir neorganinės medžiagos. Priešingame valymo kokybės skalės gale, nuotekų baseinai, arba išleidimo duobės, jau seniai naudojami kaip dažnai pigesnė alternatyva, nes tai sandarios talpyklos, skirtos tiesiog laikyti nuotekas, kol jos bus išsiurbtos ir transportuojamos kitur valyti.
Taip pat naudojamos alternatyvos, kuriomis siekiama imituoti gamtos būdą apdoroti juodąjį vandenį, nes jos laikomos mažiau kenksmingomis aplinkai. Tai yra biologiniai virškinimo įrenginiai, dirbtinės šlapžemės ir nendrių klodai, kompostavimo tualetai ir juodojo vandens perdirbimo sistemos. Biodigesteriai paprastai siekia veiksmingiau ir efektyviau panaudoti anaerobinį ir aerobinį virškinimą juodam vandeniui apdoroti. Augalai, kurie sugeria azotą, fosforą ir net metalus, gali būti sodinami dirbtinėje pelkėje arba nendrių lovoje.
Juodojo vandens perdirbimo sistemos yra dar viena juodojo vandens valymo sistemų kategorija. Paprastai jie taip pat paprastai naudoja įvairius fizinius, biologinius ir cheminius juodojo vandens valymo metodus. Skirtumas tarp šio ir kitų valymo būdų yra tas, kad išvalytas vanduo yra grąžinamas atgal į juodojo vandens sistemos kilpą, o ne išleidžiamas.