Als Trinkwasseraufbereitung bezeichnet man die Gewinnung von Trinkwasser aus Grund- bzw. Oberflächenwasser mittels chemischer und physikalischer Aufbereitungsverfahren. Die Wasseraufbereitung hängt von der Güte des Rohwassers ab. Die Aufbereitungsverfahren richten sich nach den im Rohwasser enthaltenen und zu entfernenden Stoffen.
Schwebstoffe werden durch Flockung zu voluminöseren Teilchen aggregiert und durch Filtration mit Kiesfiltern aus dem Wasser entfernt.
Kohlenstoffdioxid, Eisen, Mangan: Durch Belüftung wird korrosives Kohlenstoffdioxid ausgeblasen und eine Oxidation von gelösten Eisen(II)-Ionen zu unlöslichem Eisen(III)-oxidhydrat und von gelösten Mangan(II)-Ionen zu unlöslichen Mangan(IV)-Verbindungen erreicht. Die Eisenoxidation ist zum Teil abiotisch, zum Teil biotisch. Die biotische Oxidation wird durch Bakterien der Gattung Gallionella, im Wesentlichen G. ferruginea, bewirkt. Die Manganoxidation verläuft langsamer als die Eisenoxidation und ist ebenfalls zum Teil biotisch (spezifische Mangan-oxidierende Bakterien). Das ausgefallene Eisen(III)-oxidhydrat wird zum größten Teil in einer ersten Filtrationsstufe durch Kiesfilter entfernt (Enteisenung), in diesen Filtern befinden sich große Mengen an Gallionella ferruginea. Die ausgefällten Mangan(IV)-Verbindungen werden hauptsächlich in einer zweiten Filtrationsstufe mit Kiesfiltern entfernt.
Gelöste organische Stoffe werden durch Adsorption an Aktivkohle und durch biologischen Abbau in Langsamfiltern oder durch Bodenpassage (Versickerung) entfernt.
Ist mit pathogenen Bakterien und Viren zu rechnen, so ist eine Desinfektion erforderlich. Das geschieht durch Zusatz von Chlor, Chlordioxid oder Natriumhypochlorit (Chlorung) oder durch Behandlung mit Ozon (Ozonisierung). Ozon tötet Bakterien und Viren schneller ab als Chlor. Es zersetzt sich aber sehr schnell, sodass keine Langzeitwirkung erreicht wird. Bei längeren Leitungssystemen wird deshalb oft zusätzlich gechlort.
Wasser mit hoher Carbonathärte muss für viele Zwecke durch Entcarbonatisierung teilenthärtet werden.
Grundwasser ist meist von so guter Qualität, dass es ohne Flockung und Desinfektion zu Trinkwasser aufbereitet werden kann.
Weitergehende Verfahren der Trinkwasseraufbereitung sind Enthärtung und Vollentsalzung mit Hilfe von Ionenaustauschern.