Gospodarka odpadami wodnymi to dziedzina postępowania ze ściekami, aby nadawała się do recyklingu do systemu wodociągowego lub do utylizacji w sposób przyjazny dla środowiska. Jest to jeden z większych problemów, z jakimi boryka się większość dużych miast współczesnego świata, z przepełnieniem powodującym poważne problemy z zanieczyszczeniem i rosnącą gęstością zaludnienia, rozciągającą istniejącą infrastrukturę do granic wytrzymałości. Zarówno procesy mechaniczne, jak i biologiczne są wykorzystywane do zarządzania ściekami w celu pozbycia się niepożądanych cząstek stałych i wyeliminowania wszelkich potencjalnie szkodliwych patogenów.
Jedną z głównych dziedzin gospodarki wodno-ściekowej jest oczyszczanie ścieków. Obejmuje to ścieki domowe, komercyjne, środowiskowe i inne. Gospodarstwa domowe wytwarzają ścieki jako odpady z toalet, pryszniców, zlewów i wanien, które są zazwyczaj albo pompowane do pola pijawek na terenie obiektu, albo kierowane do centralnego systemu kanalizacyjnego. Szczególnie niebezpieczne mogą być ścieki przemysłowe, często zawierające szkodliwe zanieczyszczenia dodawane do wody i wprowadzane do kanalizacji. W niektórych regionach te ścieki są specjalnie regulowane i mogą wymagać specjalnego urządzenia do przetworzenia.
Poważny problem w nowoczesnym zarządzaniu pojawił się, ponieważ istniejące systemy kanalizacyjne są wypełnione prawie do przepustowości. Wiele nowoczesnych miast pozwala, aby spływy z ulewnych deszczów trafiały bezpośrednio do kanalizacji, co dodatkowo obciąża i tak już napięty system. W rezultacie, podczas szczególnie silnych burz lub sztormów, które trwają przez dłuższy czas, woda deszczowa może spowodować przekroczenie przepustowości sieci kanalizacyjnej, tworząc tzw. przelew ogólnospławny, który może być bałaganem zarówno w miastach, jak i na linia brzegowa.
Ścieki w dużym mieście są zazwyczaj oczyszczane w centralnym zakładzie, do którego są przesyłane szeroką serią rur i pomp. Większość systemów zarządzania ma trzy odrębne poziomy, nazywane po prostu podstawowym, drugorzędowym i trzeciorzędowym leczeniem. Oczyszczanie wstępne obejmuje oddzielanie substancji stałych z wody, zazwyczaj za pomocą środków mechanicznych, takich jak osadzanie i filtracja. Oczyszczanie wtórne obejmuje wykorzystanie środków biologicznych, takich jak mikroorganizmy, w celu wyprowadzenia rozpuszczonego materiału z roztworu do postaci stałej. Oczyszczanie trzeciorzędowe obejmuje następnie usuwanie tych ciał stałych z wody i oczyszczanie powstałej wody w celu jej oczyszczenia, zazwyczaj poprzez mikrofiltrację lub dodatki chemiczne.
Na poziomie indywidualnym z gospodarki ściekowej mogą korzystać gospodarstwa domowe bez kanalizacji lub gospodarstwa domowe, które chcą zmniejszyć ilość odprowadzanych ścieków do kanalizacji. W ostatnich latach w wielu regionach umożliwiono rozdzielanie ścieków na szarą i czarną wodę. Szara woda to stosunkowo niezanieczyszczona woda, która powstaje w wyniku czynności takich jak pranie, branie prysznica lub mycie naczyń. Z kolei Blackwater to ścieki z systemów toalet.
Podczas gdy zgodnie z prawem w większości regionów czarne wody muszą być kierowane do kanalizacji lub na pole pijawek, szara woda jest mniej regulowana. Wiele nowoczesnych domów korzysta z podstawowych systemów filtracji, dzięki czemu nadaje się do wielu czynności wymagających dużej ilości wody, które nie wymagają wody pitnej. Na przykład ludzie mogą używać szarej wody do podlewania swoich ogrodów lub kształtowania krajobrazu lub do uzupełniania cystern w toaletach do spłukiwania. Jest to prosta i skuteczna forma gospodarowania ściekami, która pozwala zaoszczędzić duże ilości wody rocznie, a także zmniejszyć obciążenie systemów kanalizacyjnych.