吸附处理系统直接或通过混合槽在供水中添加清洁物质。吸附剂结合化学和物理工序去除影响水的颜色、味道和气味的有机污染物和化合物。
最常使用的吸附件剂是活性碳—非常类似普通煤炭的物质。不过活性碳经过热处理和氧化，所以变得极端多孔并能够吸收或留住水中可见的不纯物。
活性碳吸引的不只是已知的污染物，它还吸收自然溶解的有机物质（其中大多数都无害）。所以需要监视以确保碳的剂量足够高，能够吸收所有污染物。
常用的活性碳有两种，分别是颗粒活性碳 (GAC)和粉末状活性碳 (PAC)。如同其名，这两种活性碳的根据颗粒大小和直径不同。
粉末状活性碳是成本不贵的水处理选择（资本成本），通常可以添加到现有处理系统的基础设施。这种灵活性使PAC成为水状况不佳时短期处理的好选择。PAC特别对处理味道和颜色很有用。
其作用方式快、有效，但是去除污染物的功能比GAC低，而且如果必须持续使用，则会变得很贵。消毒工序结束后，必须移除粉末状活性碳，通常是借由过滤移除。
总体而言，活性碳在去除有机物质方面，效果比离子交换更好。
颗粒活性碳 (GAC)含有大小约为1毫米的颗粒，是粉末状活性碳大小的10到100倍。通常排列为过滤床或柱，原水从上缓慢通过或过滤。有时侯在单一系统中几个吸附柱连接杂一起。像粉末状活性碳，颗粒活性碳也是不但吸引已知的污染物，还吸收自然溶解的有机物质（其中大多数都无害）。所以需要监视以确保碳的剂量足够高，能够吸收所有污染物。颗粒也能堵塞系统而降低其效率。GAC系统的资本成本较高，但能够完成较高等级的去除，而且如果需要持续运作以去除污染物，则其操作成本（主要是更换用过的GAC）较低。
如果有益的微生物可以在系统内生长，这些系统也可以作为生物水滤器使用而不减低其效率。
带电荷的原子或分子是离子。离子交换处理工序使用特殊树脂从水中去除充了电的无机污染物，如砷、铬、硝酸盐、钙、镭、铀和过多的氟。
当原水通过一系列树脂珠时，会把充了电的污染物和存放在树脂表面，无害的充电离子交换。然后，离子交换树脂储存吸收的污染物。由于该积累程序，必须定期清洁树脂，清洁时要使用可以把树脂用无害、可交换的离子再充电。
离子交换树脂有两种：阳离子树脂交换阳离子，如钙、镁和镭；阴离子树脂用来去除阴离子，如硝酸盐、砷酸盐或铬酸盐。两种通常用盐溶液（氯化钠）再生。阳离子树脂时，钠离子取代来自交换部位的阳离子；阴离子树脂时，氯离子取代来自交换部位的阴离子。一般而言，阳离子树脂比阴离子树脂不易堵塞。树脂可以设计为处理特定离子，处理工序能够很容易适应于各种不同的污染物。
这种处理工序最适用于没有粒子的水，因为颗粒会在树脂积累而限制其效率。
离子交换是常见的水处理系统，可以调整大小以适合任何规模的处理设施。离子交换也可以用来在使用点和进入点处理水。
活性氧化铝（氧化铝的一种形式）通常装在过滤筒内，原水从中通过得到处理。一系列的过滤筒可以连在一起以配合特定系统处理水量的需求。随着吸收污染物，氧化铝会失去处理水的能力。
因此，必须仔细监视处理过的水质，以确保在失去水处理效力之前更换过滤筒。此外，氧化铝的能力受水的pH的影响很大。较低的pH更好。许多系统用酸预处理以完成这项目需求。
原水的水质对活性氧化铝系统是一个重要的考虑因素。活性氧化铝不只吸收污染物，还会吸收许多可见于原水中的其他带负电荷的离子。这会限制氧化铝吸收并去除目标污染物的能力。
活性氧化铝技术很贵，大部分的成本与废弃污染水有关，这些污染水是当氧化铝排出污染物并为了以后使用而“重新设置”时产生。大规模的活性氧化铝系统也需要高等级的操作和维护专业知识，这种专业人才也较少见。
小规模的系统比较常见，也可以定做以满足特定水处理容量的需求。