تصفیه ثانویه، بخش قابل توجهی از آلودگی فاضلاب را حذف می‌کند، اما برای رسیدن به استانداردهای سختگیرانه محیط زیستی و امکان بازچرخانی آب، اغلب به مراحل تصفیه پیشرفته نیاز است. در صنایع فولاد، تصفیه پیشرفته معمولاً شامل یک یا چند فناوری زیر است:

• جذب سطحی: جذب سطحی، یک فرایند فیزیکی-شیمیایی است که در آن آلاینده‌های محلول از فاضلاب جدا شده و بر روی سطح یک ماده جامد (جاذب) جذب می‌شوند. کربن فعال، به دلیل سطح ویژه بالا و قابلیت جذب گسترده، یکی از رایج‌ترین جاذب‌ها در تصفیه فاضلاب صنایع فولاد است. زئولیت‌ها و سرباره کوره بلند (به عنوان جاذب‌های ارزان قیمت و جانبی) نیز در برخی موارد مورد استفاده قرار می‌گیرند. جذب سطحی برای حذف فنل‌ها، رنگ، فلزات سنگین و ترکیبات آلی مقاوم به تجزیه بیولوژیکی بسیار مؤثر است.
• انعقاد و لخته‌سازی: انعقاد و لخته‌سازی، فرایندهای شیمیایی هستند که برای حذف ذرات معلق ریز، کلوئیدی و مواد رنگی از فاضلاب به کار می‌روند. در این فرایندها، با افزودن مواد شیمیایی (منعقد کننده و لخته‌ساز)، ذرات ریز به یکدیگر چسبیده و لخته‌های بزرگتر و سنگین‌تر تشکیل می‌دهند که به راحتی از طریق ته‌نشینی یا فیلتراسیون جدا می‌شوند. سولفات آلومینیوم (زاج سفید) و پلی آلومینیوم کلراید (PAC) از جمله منعقد کننده‌های رایج در تصفیه فاضلاب صنایع فولاد هستند.
• فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs): فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)، مجموعه‌ای از فرایندهای شیمیایی هستند که برای تولید رادیکال‌های هیدروکسیل (•OH)، اکسیدکننده‌های بسیار قوی، به کار می‌روند. این رادیکال‌ها می‌توانند بسیاری از ترکیبات آلی مقاوم به تجزیه بیولوژیکی را به مواد بی‌ضررتر مانند دی‌اکسید کربن و آب تجزیه کنند. در صنایع فولاد، ازن‌زنی، الکتروکواگولاسیون و فرایندهای فنتون از جمله AOPs پرکاربرد هستند که برای حذف فنل‌ها، سیانیدها، رنگ و COD از فاضلاب به کار می‌روند.
• فرایندهای غشایی: فرایندهای غشایی، روش‌های جداسازی فیزیکی هستند که با استفاده از غشاهای نیمه‌تراوا، آلاینده‌ها را بر اساس اندازه مولکولی و بار الکتریکی از فاضلاب جدا می‌کنند. اسمز معکوس (RO)، نانوفیلتراسیون (NF) و اولترافیلتراسیون (UF)، از جمله فرایندهای غشایی پرکاربرد در تصفیه فاضلاب صنایع فولاد هستند. این فرایندها برای حذف فلزات سنگین، نمک‌های محلول، مواد آلی ریز و میکروارگانیسم‌ها بسیار مؤثر هستند و آب تصفیه شده با کیفیت بسیار بالا تولید می‌کنند که قابلیت بازچرخانی و استفاده مجدد را دارد.