Οι μέθοδοι επεξεργασίας μαύρου νερού χρησιμοποιούν φυσικές, βιολογικές και χημικές μεθόδους για την επεξεργασία των στερεών και υγρών οργανικών και ανόργανων αποβλήτων, κοινώς γνωστών ως λυμάτων, που παράγονται από τον άνθρωπο μέσω σωματικής απέκκρισης και οικιακών δραστηριοτήτων, καθώς και γεωργικών, βιομηχανικών και εμπορικών δραστηριοτήτων. Οι στόχοι είναι η απομάκρυνση στερεών, η διάσπαση οργανικών ενώσεων, η εξάλειψη των μικροοργανισμών που προκαλούν ασθένειες, η απομάκρυνση επιβλαβών χημικών ουσιών και η πρόληψη ή η εξάλειψη των προσβλητικών και επιβλαβών οσμών και του αποχρωματισμού του εδάφους. Οι διαφορετικοί τύποι επεξεργασίας μαύρου νερού περιλαμβάνουν σηπτικές δεξαμενές, πισίνες υπολειμμάτων, πεδία αποστράγγισης εδάφους, χημικά, βιοχωνευτήρες, τουαλέτες κομποστοποίησης και συστήματα ανακύκλωσης μαύρου νερού.
Το πόσο αποτελεσματική είναι μια μαύρη ή γκρι μέθοδος επεξεργασίας νερού για την επεξεργασία του βιολογικού τμήματος του ρεύματος αποβλήτων είναι ίσως ο πιο σημαντικός παράγοντας όταν εξετάζουμε τους διαφορετικούς τύπους επεξεργασίας νερού. Αυτή η μερίδα περιέχει βακτήρια, ιούς και πρωτόζωα που προκαλούν ασθένειες στον άνθρωπο. Το μαύρο νερό μπορεί επίσης να περιέχει επιβλαβή ανόργανα χημικά στοιχεία, όπως άζωτο και φώσφορο, που βρίσκονται συνήθως στα λιπάσματα, καθώς και δυνητικά τοξικά βαρέα μέταλλα, όπως το κάδμιο και ο υδράργυρος.
Οι σηπτικές δεξαμενές και τα πεδία αποστράγγισης του εδάφους ήταν, και συνεχίζουν να είναι, ο πιο κοινός τύπος επιτόπιου συστήματος επεξεργασίας μαύρου νερού στις Ηνωμένες Πολιτείες για σπίτια και μικρές ομάδες σπιτιών που δεν συνδέονται με κεντρικό, συνήθως δημοτικό, λύματα ή σύστημα επεξεργασίας λυμάτων. Συνήθως χρησιμοποιούν φυσικά και βιολογικά μέσα για την επεξεργασία του μαύρου νερού. Τα πρώτα περιλαμβάνουν διήθηση και διήθηση — μέσω χαλικιού, άμμου και ενεργού άνθρακα. Οι τελευταίοι εκμεταλλεύονται την αναερόβια και αερόβια πέψη από φυσικά βακτήρια για την επεξεργασία του νερού.
Η επεξεργασία του μαύρου νερού μπορεί επίσης να περιλαμβάνει την προσθήκη χημικών ουσιών, όπως το χλώριο, για την απολύμανση του μαύρου νερού. Επιπλέον, μπορούν να προστεθούν χημικές ουσίες που προκαλούν αντιδράσεις που έχουν ως αποτέλεσμα την απομάκρυνση επιβλαβών οργανικών και ανόργανων ουσιών. Στο αντίθετο άκρο της κλίμακας ποιότητας επεξεργασίας, οι δεξαμενές αποβλήτων ή οι λάκκοι αποβλήτων έχουν χρησιμοποιηθεί από καιρό ως συχνά φθηνότερη εναλλακτική λύση, επειδή είναι σφραγισμένες δεξαμενές σχεδιασμένες απλώς να συγκρατούν τα λύματα μέχρι να αντληθούν και να μεταφερθούν αλλού για επεξεργασία.
Εναλλακτικές λύσεις που προσπαθούν να μιμηθούν τον τρόπο επεξεργασίας του μαύρου νερού από τη φύση χρησιμοποιούνται επίσης επειδή θεωρούνται λιγότερο επιβλαβείς οικολογικά. Αυτά περιλαμβάνουν βιοχωνευτήρες, ανθρωπογενείς υγροτόπους και καλαμιώνες, τουαλέτες κομποστοποίησης και συστήματα ανακύκλωσης μαύρου νερού. Οι βιοχωνευτές συνήθως επιδιώκουν να κάνουν πιο αποτελεσματική και αποτελεσματική χρήση της αναερόβιας και αερόβιας χώνευσης για την επεξεργασία του μαύρου νερού. Φυτά που απορροφούν άζωτο, φώσφορο και ακόμη και μέταλλα μπορεί να φυτευτούν σε έναν ανθρωπογενή υγρότοπο ή σε καλαμιώνα.
Τα συστήματα ανακύκλωσης μαύρου νερού αποτελούν μια άλλη κατηγορία συστημάτων επεξεργασίας μαύρου νερού. Σε γενικές γραμμές, αυτά συνήθως χρησιμοποιούν επίσης τους διάφορους τύπους φυσικών, βιολογικών και χημικών μεθόδων για την επεξεργασία του μαύρου νερού. Η διαφορά μεταξύ αυτού και άλλων τύπων επεξεργασίας είναι ότι το επεξεργασμένο νερό στη συνέχεια ανακυκλώνεται πίσω στον βρόχο του συστήματος μαύρου νερού αντί να απορρίπτεται.