Nicht lösliche Schmutzstoffe werden aus dem Abwasser entfernt: Textilien, Papier und Holz bleiben in den Rechen hängen, Steine setzen sich in den Sandfängen ab und durch das Einblasen von Luft sammeln sich Fett und Öl auf der Wasseroberfläche. Ist das Abwasser von diesen Reststoffen befreit, fliesst es in die Vorklärbecken, in denen sich ungelöste Stoffe absetzen, insbesondere Papier- und Speisereste sowie Fäkalien. Sie bilden den Primärschlamm.

Mikroorganismen im Belebtschlamm bauen die meisten organischen gelösten Schmutzstoffe ab: Sie wandeln Ammonium zu Nitrat und dieses zu elementarem, gasförmigem Stickstoff um. Die Bakterien benützen Kohlenstoffverbindungen wie Fett, Zucker oder Proteine entweder für den Aufbau der eigenen Biomasse oder für die Energiegewinnung. Beim Veratmen entstehen Kohlendioxid und Wasser.

Dieser Prozess findet parallel zur biologischen Reinigung statt. Das Abwasser enthält Phosphate, die von Wasch- und Reinigungsmitteln sowie Lebensmitteln stammen. Dem Abwasser wird deshalb Eisensalz zugeführt: Eisen und Phosphate verbinden sich zu unlöslichen Fällungsprodukten, die sich zusammen mit dem Belebtschlamm in den Nachklärbecken vom Abwasser trennen lassen. Dieser Überschussschlamm wird zusammen mit dem Primärschlamm aus der mechanischen Reinigung der Faulung zugeführt – als Frischschlamm.

Das gasförmig ins Abwasser eingetragene Ozon spaltet Mikroverunreinigungen wie Medikamentenrückstände, Pflanzenschutzmittel oder Hormone auf. Ozongeneratoren erzeugen mit künstlichen Blitzen Ozon aus Sauerstoff. Die primäre Sauerstoffquelle ist Umgebungsluft, die mittels Vakuum-Druckwechsel-Adsorption in Sauerstoff und Stickstoff zerlegt wird. Alternativ wird flüssiger Sauerstoff mit Tanklastwagen angeliefert. 

Die verbliebenen Feststoffe werden herausgefiltert, indem das Abwasser in den Filterkammern durch eine Sandschicht (Blähschiefer) sickert, wo sich die noch vorhandenen Schwebstoffe festsetzen und die aufgespaltenen Mikroverunreinigungen biologisch abgebaut werden. Je nach Wasserqualität hat ERZ Entsorgung + Recycling Zürich auch in dieser Reinigungsstufe die Möglichkeit, durch Zugabe von Eisensulfat den Phosphatgehalt noch stärker zu reduzieren. Ganz zum Schluss fliesst das gereinigte Wasser durch drei Einlaufbauwerke in die Limmat.