廿日市浄化センターは、工場や家庭等から出る汚水を綺麗にして自然(海)に戻す「汚水処理」、汚水から取り除かれた汚泥を処理し、再利用可能な状態にする「汚泥処理」という二つの大きな役割を担っており、日常の管理・運営や設備の維持・メンテナンス・改修、水質検査など、各部門のスタッフが行っている業務は非常に多岐にわたります。
下水道を通り浄化センターに集約された汚水は、まず「最初沈殿池」へと送られ、ゆっくりと流して汚水中の小さなゴミ(生汚泥)を沈めます。次に「エアレーションタンク」で汚水に活性汚泥を加え、空気を吹き込んで掻き混ぜ、微生物の働きによってさらに汚れを分解します。エアレーションタンクを出た活性汚泥の混ざった汚水は、「最終沈殿池」の中をゆっくりと流れ、活性汚泥は底に沈んで綺麗な水になります。綺麗になった水は、「塩素混和池」で次亜塩素酸ソーダを加えて殺菌処理が施された後、広島湾に放流されます。
最初沈殿池の底に溜まった汚泥と最終沈殿池の余剰汚泥は、「汚泥濃縮槽」へと送られ、ここで汚泥をさらに沈殿させて濃度を高めます。そうして濃縮された汚泥は「汚泥処理棟」に送られ、高分子凝集剤(水分と汚泥を分離させる薬品)を加えた後、脱水機で水分が絞られます。水分を絞り取られた後の固まりは「脱水ケーキ」と呼ばれます。この脱水ケーキは、コンポスト加工業者によって肥料として再利用されたり、セメント製造業者によってセメントの原料として再利用されたりと、無駄にすることなく有効的に活用されています。