Bei einem Sedimentationsverfahren nutzt man die höhere Dichte der ungelösten oder schwerlöslichen Partikel gegenüber der wässrigen Phase, um diese in geeigneten Behältern durch Wirken der Schwerkraft abzuscheiden (In der Regel sind dies Hydroxide und die infolge von Übersättigung ausgefällten Salze.). Differenz der Dichten und die Partikelgröße sind beeinflussende Parameter auf die Sinkgeschwindigkeit (Ablagerung nach Dichte und Größe). Eine Begrenzung setzt die Geschwindigkeit, mit der dieser Absetzvorgang abläuft (Begrenzung in der Wasserreinigung auf Partikel mit Durchmesser größer als etwa 0,001 mm). Probleme bilden extrem flockige Strukturen. Sedimentation wird häufig als Nachbehandlungsverfahren in Kombination mit den Verfahren Flockung und Fällung eingesetzt. Durch Sedimentation können bei der Grundwasserreinigung für Trübstoffe Effluentwerte unter 10 mg/l erreicht werden. Der anfallende Schlamm wird entwässert und einer Entsorgung oder Verwertung zugeführt.