Στοχεύει κυρίως στην αφαίρεση του αιωρούμενου υλικού (οργανικού και ανόργανου).
Περιλαμβάνει, συνήθως, την Προεπεξεργασία και την Πρωτοβάθμια Καθίζηση.
Η Προεπεξεργασία περιλαμβάνει την Εσχάρωση, τους Πολτοποιητές και τα Τριβεία, την Εξάμμωση, καθώς και την μέτρηση ή/και την εξισορρόπηση της παροχής.
Στόχος της είναι η απομάκρυνση σωμάτων που επιπλέουν ή βρίσκονται σε αιώρηση στα λύματα και εγκυμονούν κινδύνους έμφραξης των αγωγών, καταστροφής του μηχανολογικού εξοπλισμού (π.χ αντλίες) και τελικώς δυσλειτουργίας των μονάδων επεξεργασίας που ακολουθούν.
Η Πρωτοβάθμια Καθίζηση περιλαμβάνει δεξαμενές καθίζησης (συνήθως κυκλικής διατομής) που συχνά αναφέρονται εν συντομία ΔΠΚ (Δεξαμενές Πρωτοβάθμιας Καθίζησης) και έχει ως σκοπό να απομακρύνει τα αιωρούμενα οργανικά και ανόργανα στερεά (10-1 έως 10-2 mm), ώστε να μειωθεί το ρυπαντικό φορτίο που προορίζεται για τα επόμενα στάδια επεξεργασίας.
Η πρωτοβάθμια καθίζηση αφαιρεί τα καθιζάνοντα στερεά υπό μορφή Πρωτοβάθμιας Ιλύος (Λάσπης) και το υπερκείμενο υγρό αποτελεί την πρωτοβάθμια επεξεργασμένη εκροή, που είναι διαθέσιμη προς περαιτέρω επεξεργασία.
Αρχικό στάδιο καθαρισμού
Στο αρχικό στάδιο καθαρισμού απομακρύνονται υλικά όπως τα λίπη και τα έλαια και η άμμος. Εδώ εφαρμόζεται μηχανική μέθοδος. Κατόπιν, αφαιρούνται τα μεγάλα αντικείμενα, όπως τα ξύλα, τα σίδερα, κουτιά κ.α. Αυτό γίνεται επειδή υπάρχει περίπτωση να καταστραφούν οι εγκαταστάσεις του βιολογικού καθαρισμού αν αυτά τα υλικά περάσουν στο εσωτερικό. Εδώ χρησιμοποιούνται σχάρες για την κατακράτηση των στερεών υλικών. Ύστερα γίνεται η ιζηματοποίηση. Σε όλες σχεδόν τις εγκαταστάσεις υπάρχει αυτό το στάδιο. Εκεί τα βαρέα λύματα ανεβαίνουν στην επιφάνεια (κόπρανα, λάσπη), ώστε να αφαιρεθούν.
Προεπεξεργασία Λυμάτων
Η προεπεξεργασία ή πρωτοβάθμια επεξεργασία λυμάτων είναι το απαραίτητο αρχικό στάδιο κάθε βιολογικού καθαρισμού.
Κατά τη φάση αυτή τα λύματα ανυψώνονται, ώστε να διαθέτουν την απαραίτητη στάθμη για να προωθηθούν με βαρύτητα σε όλα τα στάδια που ακολουθούν και απαλλάσσονται με εσχάρωση από σκουπίδια και άλλα ανεπιθύμητα στερεά. Επίσης απομακρύνεται η άμμος και τα λίπη, που μπορούν να αποτελέσουν σημαντικό πρόβλημα για την καλή λειτουργία και απόδοση του εξοπλισμού επεξεργασίας που ακολουθεί στη συνέχεια. Ακολουθεί κατά περίπτωση πρωτοβάθμια καθίζηση.
Αρχική ανύψωση λυμάτων
Επιτυγχάνεται με αντλίες κοχλία Αρχιμήδη ή κατά περίπτωση με αντλίες φυγοκεντρικές με κανάλια ή τύπου vortex.
Εσχάρωση
Γίνεται με αυτόματες χονδρές και λεπτές εσχάρες. Τα εσχαρίσματα αφυδατώνονται σε συμπιεστές εσχαρισμάτων πριν οδηγηθούν σε κάδους απορριμάτων.
Απομάκρυνση άμμου – λιπών
Τα λύματα απαλλάσσονται από την άμμο και τα λίπη με χρήση εξαμμωτών. Οι εξαμμωτές εξασφαλίζουν τον κατάλληλο χρόνο παραμονής, ωστε να καθιζάνει και να απομακρυνθεί η άμμος. Για την αποτροπή της καθίζησης της βιολογικής λάσπης μαζί με την άμμο, οι εξαμμωτές συνήθως αερίζονται με τη βοήθεια φυσητήρων και διαχυτών χονδρής φυσαλίδας. Τα λίπη συγκεντρώνονται στην επιφάνεια του νερού και συλλέγονται με κατάλληλα ξέστρα.
Η άμμος που συλλέγεται στον εξαμμωτή απομακρύνεται συνήθως με τη βοήθεια αντλιών τύπου airlift, που τροφοφοτούνται με αέρα χαμηλής πίεσης από συγκροτήματα φυσητήρων.
Η συλλεγόμενη άμμος διαχωρίζεται από το λύμα και ξεπλένεται με νερό σε ειδικούς διαχωριστές άμμου.
Πρωτοβάθμια καθίζηση
Μετά τις ανωτέρω φάσεις προεπεξεργασίας, ανάλογα με το μέγεθος του έργου, μπορεί να ακολουθεί πρωτοβάθμια καθίζηση.
Με τον τρόπο αυτό περιορίζεται η ποσότητα της λάσπης που παράγεται κατά την δευτεροβάθμια επεξεργασία που ακολουθεί.
Η πρωτοβάθμια λάσπη, ανάλογα με το μέγεθος του έργου, μπορεί να υποστεί αναερόβια χώνευση με τη χρήση του ανάλογου εξοπλισμού