L'insieme dei trattamenti meccanici serve a eliminare dall'acqua quegli inquinanti che possono essere allontanati con semplici procedimenti di tipo fisico. Generalmente rappresentano i primi trattamenti effettuati su un'acqua da depurare, per cui sono detti anche trattamenti primari.

Grigliatura
E' la prima operazione che si esegue su un impianto di depurazione; con questa operazione si eliminano i solidi grossolani contenuti nei liquami affluenti: pezzi di legno, stracci, carta, rami, contenitori di plastica.

La grigliatura avviene facendo passare il liquame attraverso una griglia, che può essere a barre, a maglie, a piatti forati e di forma piatta, convessa a tamburo, posta trasversalmente al canale di arrivo; con questa operazione vengono trattenute le materie ingombranti, siccome le altre possono essere trattate senza inconvenienti insieme con il fango della sedimentazione; il materiale trattenuto dalla griglia viene successivamente eliminato manualmente o automaticamente e spesso viene triturato e riemesso nei liquami in testa all'impianto.
Nella costruzione e nella sistemazione delle griglie conviene adottare alcuni accorgimenti per evitare vari inconvenienti di esercizio.
Anzitutto è opportuno che le griglie vengano posate quanto più è possibile prossime al piano, anziché in profondità.
In questo modo se ne rende più facile la pulizia e la sorveglianza.
Se per le condizioni del terreno la quota d'arrivo del collettore dev'essere necessariamente profonda, è sconsigliabile coprire il vano delle griglie con solette di cemento armato, perché sarebbero difficilmente raggiungibili e controllabili.

Nei piccoli impianti la griglia si pulisce normalmente con un rastrello a mano, mentre negli impianti grandi, la pulitura delle griglie si fa mediante apparecchi automatici, funzionanti in modo continuo oppure comandati da un apparecchio elettrico che stabilisce il funzionamento quando il livello dell'acqua raggiunge un limite prefissato. Si tratta di solito di rastrelli meccanici o di catene mobili senza fine, portanti sbarre con denti in corrispondenza degli spazi tra le sbarre delle griglie.
I pulitori automatici non possono essere abbandonati a se stessi in quanto le materie trattenute possono opporre una resistenza e provocarne la rottura.

Triturazione
La triturazione viene effettuata mediante macchine fornite di coltelli mobili che sminuzzano le sostanze presenti nelle acque riducendole a dimensioni di pochi millimetri.
I trituratori sono di solito posti dopo le griglie per eliminare quelle sostanze che non sono state trattenute dalle stesse.

Equalizzazzione e omogenezzazione
Poiché i liquami da trattare possono presentare caratteristiche di disomogeneità nelle portate e nei carichi inquinanti, si ricorre alle operazioni di equalizzazione e di omogeneizzazione secondo il caso specifico.
Tali operazioni consistono nel raccogliere i liquami affluenti dalla rete fognaria in apposite vasche di accumulo, di capacità adeguata e sufficiente ad assorbirne la variabilità delle caratteristiche, per far sì che l'impianto possa essere alimentato con portate e carichi costanti e accettabili dallo stesso.
Equalizzazione è l'operazione di regolazione delle portate; omogeneizzazione è l'operazione di regolazione dei carichi inquinanti.
Si può rendere necessario agitare i liquami contenuti in tali vasche per evitare sedimentazioni degli stessi ed aerarli in caso di contenuto di sostanze organiche putrescibili.

Dissabbiatura
E' l'operazione per cui avviene la separazione dei materiali solidi, che abbiano una densità molto superiore a quella dell'acqua e delle sostanze organiche putrescibili, e con dimensione compresa normalmente fra 0,15 e 3 mm.
Quelle materie che vengono indicate genericamente col nome di sabbie sono costituite da granuli minerali di varia provenienza: polvere delle strade, ceneri, residui di attività lavorative e domestiche, semi, ecc.
Se queste materie si lasciano accumulare nelle vasche di digestione possono a lungo andare produrre ostruzioni nei tubi di estrazione dei fanghi e rendere quindi necessaria la vuotatura delle vasche, il che richiede una forte spesa.
Generalmente i metodi di dissabbiatura utilizzati sono di due tipi:

• dissabbiatura a gravità, quando si utilizzano vasche di forma diversa e dimensioni adeguate in cui passa il liquame e dove, operando sulla velocità di passaggio del liquido e sulle dimensioni del manufatto, si ottiene la sedimentazione dei materiali previsti.
  Spesso su un lato di tale manufatto si insuffla aria con la duplice funzione di creare un moto circolare spiroidale che favorisce la separazione delle particelle più pesanti dalle sostanze organiche che devono subire il processo depurativo successivo e di creare condizioni di preareazione per combattere il formarsi di cattivi odori e agevolare le successive fasi di trattamento.
  

• dissabbiatura centrifuga, quando si utilizzano vasche circolari in cui il liquame viene immesso tangenzialmente e mantenuto in movimento lungo la periferia del manufatto.
  Per effetto centrifugo dipendente dal movimento del liquido, le parti pesanti sono spinte verso le pareti esterne e cadono poi verso il basso, il liquame viene raccolto invece in zona centrale alla vasca.

I dissabbiatori sono composti di norma di due o più vasche uguali allo scopo di poterne tenere a turno una fuori servizio per effettuarne la pulizia.
Conviene dare al fondo una leggera contropendenza per facilitare il deposito delle sabbie, e, per ottenere il rapido prosciugamento di queste, quando si devono estrarre, si può disporre un tubo di scarico nel punto più basso.
L'estrazione della sabbia depositata sul fondo dei dissabbiatori avviene con estrattori ad aria (air-lift) oppure con pompe a vite.

Disoleazione
Tale operazione, che è il contrario della sedimentazione, consiste nel separare tutti i materiali più leggeri dell'acqua, quali oli, grassi, sostanze vegetali, saponi, piccoli pezzi di legno, ecc., dalle acque.
Negli impianti ordinari le modeste quantità di grassi che vi arrivano vengono in massima parte trattenute dai paraschiume che si dispongono all'entrata delle vasche di sedimentazione, dove vengono allontanate, insieme ad altre materie solide leggere, mediante schiumarole.
Quando si tratta di separare grandi quantità di grassi occorre mettere appositi separatori a valle delle griglie e dei dissabbiatori.

Nella maggior parte dei casi non occorre fare la separazione dei grassi ed è consigliabile di non apportare questa complicazione agli impianti depurativi se non quando possa essere giustificata dall'entità delle materie da separare e dall'importanza degli impianti.
Piccoli separatori di grassi si possono imporre all'occorrenza agli stabilimenti che ne immettono in quantità considerevole nelle fognature.

Filtrazione
La filtrazione, attuata di solito per purificare acque in ingresso negli stabilimenti, può essere sfruttata anche per le acque reflue; tuttavia poiché queste ultime sporcano maggiormente lo strato filtrante, questo deve seguire lavaggi più frequenti.

Sedimentazione
In questa operazione si crea una zona di calma in cui le sostanze più pesanti dell'acqua, che non si sono fermate nei precedenti trattamenti e che sono contenute nei liquami in condizioni di turbolenza, favorite dal movimento impetuoso degli stessi, si depositano sul fondo della vasca dopo essersi separate dalla massa liquida.
I materiali granulari, quali sabbie e polveri, si separano individualmente con velocità di sedimentazione diverse, dovute alle loro dimensioni e alla loro densità; i materiali inorganici, quali alcuni ossidi idrati, e i materiali organici, quali i fanghi biologici, si aggregano in fiocchi, le cui dimensioni più o meno grosse determinano le diverse velocità di sedimentazione; le sostanze colloidali, che da sole non sedimenterebbero, si attaccano a tali fiocchi e con essi sedimentano.
I suddetti fiocchi sono estremamente fragili e si possono rompere facilmente alla minima turbolenza o a seguito di bruschi movimenti della massa sedimentata.
I sedimentatori possono essere di forma diversa: rettangolare o circolare.
Nel primo caso, dove i liquami entrano ed escono dalla vasca sui lati opposti, il fondo della vasca è normalmente inclinato verso un'estremità della stessa, qui i fanghi sedimentati, aiutati da raschiatori di fondo a catena o a pattino, confluiscono in appositi pozzetti e da dove vengono estratti.
Nel secondo caso, dove il liquame entra nella vasca nella zona centrale ed esce dalla parte periferica, il fondo è inclinato verso il centro della vasca, qui i fanghi sedimentati si raccolgono in una zona di livello più basso, anche aiutati da raschiatori a braccio.
L'estrazione del fango può essere fatta anche direttamente nella vasca, con tubi aspiratori mobili.
In ogni caso l'operazione di estrazione del fango deve essere fatta nella massima calma, evitando movimenti che possano rompere i fiocchi e smuovere la massa sedimentata che tenderebbe a risollevarsi.
La sedimentazione può essere utilizzata nella fase primaria dei trattamenti e nella fase secondaria, per separare i fanghi biologici prodottisi nell'impianto durante i processi di depurazione.

Flottazione
E' l'operazione inversa della sedimentazione e consiste nel portare in superficie quelle sostanze sospese che hanno una densità vicina a quella dell'acqua.
Viene saturato del liquido con aria sotto pressione e portato successivamente in una camera a pressione atmosferica, dove, a causa della diminuita pressione, sviluppa bolle microscopiche che aderiscono alle particelle in sospensione e ne accelerano la risalita.
In pratica si abbassa la loro densità, aumentando la capacità di separazione.
Giunte sulla superficie del flottatore, uno sfioratore rimuove il materiale flottato, mentre il liquame prosegue tramite uscite poste ad una certa profondità (o sul fondo, se no sono contemporaneamente presenti materiali sedimentati, che in tal caso devono essere estratti separatamente).
Per favorire il fenomeno di flottazione si possono usare additivi chimici, inorganici od organici, che agevolino la formazione di agglomerati più sostanziosi, al fine di poter meglio catturare le bolle d'aria e di far aderire più facilmente le bolle d'aria alle particelle solide.