懸濁液から固体と液体を分離すること。目的は有用な固体の回収，あるいは上水処理のように液体の回収にあるが，排水処理では，普通どちらも必要としない。固液分離は，たいてい物理的な手法で行われる。すなわち，沈殿（重力および遠心力場）や浮上分離などでは液体と固体の密度差を利用し，分離は固体粒子を移動させることにより行われる。ろ過（濾過）や圧搾では，液体が流れることにより粒子が捕捉・分離され，両者の密度差は多くの場合重要視されない。固液分離装置の選択は，原液の固体濃度が目安である。0.1 vol% 以下では，清澄ろ過（深層ろ過）や遠心沈降で処理できる。数 vol% までの希薄濃度では，重力沈殿や浮上分離である程度濃縮したのち，ろ過や遠心分離でさらに脱水するのがよい。数十 vol% までの濃度では，ろ過や圧搾が普通である。