تصفیه پیشرفته فاضلاب به آن سطح از تصفیه اطلاق می شود که هدف از آن جداسازی اجزایی نظیر نوترینت ها، ترکیبات سمی و مقادیر زیاد مواد آلی و مواد جامد معلق است. لخته سازی شیمیایی، انعقاد و ته نشینی و به دنبال آن مراحل صافی سازی و کربن فعال می توانند اهداف تصفیه پیشرفته را تامین نمایند. فرایندهایی چون اسمز معکوس و تبادل یونی نیز که به منظور جداسازی مواد محلول استفاده می شوند، در تصفیه پیشرفته حائز اهمیت هستند.

به طور کلی شامل زلال سازی و تصفیه های تکمیلی از قبیل تکمیل عمل نیترات سازی و نیترات زدائی، عبور فاضلاب از صافی های ماسه ای، کاربرد کربن فعال، نمک زدایی به روش تبادل یونی، حذف فسفر و… است. در واقع هدف از تصفیه پیشرفته، حذف آلاینده هایی هست که در تصفیه اولیه و ثانویه جدا نشده اند، ولی بیشترین کاربرد آن حذف ازت و فسفر و نیز مواد آلی مقاوم از فاضلاب است.

روش های مختلفی جهت حذف فسفر و ازت وجود دارد، جهت حذف فسفر روش های A/O یا حذف فسفر از جریان اصلی، فرایند فوستریپ یا حذف فسفر از جریان جانبی و فرایند SBR کاربرد دارد و برای حذف توام نیتروژن و فسفر فرایندهای A2/O، فرایند باردنفو و فرایند UCT کاربرد دارد.