Chọn lựa công nghệ xử lý nước phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng và đặc trưng của nguồn nước thô, yêu cầu chất lượng nước cấp và công suất trạm nước cấp cần xử lý. Hầu hết các chất bẩn trong nước có kích thước từ milimet đến namomet hoặc nhỏ hơn. Các kích thước nhỏ hơn được gọi là keo tụ (10-4 – 10-6 mm), hệ keo gồm các khoáng chất các chất keo phù du kết hợp với vi trùng, tảo virus, polyme sinh học và các phân tử lớn. Các hạt có kích thước nhỏ hơn 10-6 mm là các chất hòa tan gồm có ion, các phân tử vô cơđơn giản và các tổ hợp.
Chất lượng nước của nguồn thay đổi theo vị trí và thời gian, từ chỗ này đến chỗ khác và từ mùa này qua mùa khác, do vậy công nghệ xử lý nước và quá trình vận hành cũng phải thay đổi dựa vào tính chất hóa lý, sinh học của nước thô. Trong một nguồn nước, người ta cố giữ chất lượng nước đưa vào xử lý không thay đổi theo mùa bằng các quá trình xử lý sơ bộ.
Lựa chọn công nghệ xử lý nước trước hết được tiến hành trong phòng thí nghiệm để tìm ra các thông số tối ưu và hóa chất sơ bộ, liều lượng sử dụng, chất xúc tác, độ pH,… sau đó để đánh giá các thông số thiết kế và điều kiện vận hành tối ưu, thử nghiệm công nghệ trên mô hình thực nghiệm cần thiết.
Các vấn đề cần đề cập đến khi thiết kế quá trình xử lý nước bao gồm: chất lượng nước thô, yêu cầu và tiêu chuẩn của nước sau xử lý. Dựa vào các số liệu đã có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lý để quyết định cần tách gì ra khỏi
nước, chọn các thông số chính về chất lượng hóa chất nước và đưa ra kỹ thuật xử lý cụ thể, chọn hóa chất và liều lượng hóa chất cần dùng, tối ưu hóa chất các điều kiện vận hành cho từng bước xử lý và sắp xếp các bước xử lý cho thật hợp lý.