در سال 1880 میلادی ، فیلترهای شنی سریع (Rapid Sand Filters) در آمریکا ابداع شدند. شستشوی این فیلترها توسط آب و به صورت شستشوی معکوس انجام می گرفت . بدین ترتیب ظرفیت تصفیه خانه های آب به طور قابل توجهی افزایش و مساحت زمین مورد نیاز آنها بطور قابل توجهی کاهش یافت.
با این وجود فیلترهای شنی سریع نیازمند مراحل پیش تصفیه بوده و می باشند بطوریکه جهت کاهش بارذرات معلق در فیلترها از انعقاد و ته نشینی استفاده می گردد.
در اواسط قرن نوزدهم میلادی ، بیماری های مختلفی در شهر لندن شایع شد. در این زمان پزشک انگلیسی دکتر جان اسنو ( John Snow) کشف کرد که بیماری وبا از طریق آب آلوده گسترش یافته است. او ثابت کرد که این بیماری در شهر لندن از طریق یک چاه آب که توسط فاضلاب آلوده شده بود شیوع پیدا کرده است. نکته جالب توجه این است که آب این چاه به دلیل طعم و بوی بسیار مناسب آن مورد استقبال مردم شهر بود. این کشف در آینده تصفیه آب بسیار تاثیر گذار بود. جان اسنو همچنین متوجه شد که در مناطقی که از فیلترهای شنی جهت تصفیه آب پیش از ورود آن به شبکه توزیع استفاده می شده ، مرگ و میر در اثر وبا بسیار کمتر از سایر مناطق بوده است. بدین ترتیب حکومت انگلستان مقررات آب مترو پولیتن ( Metropolitan Water Act) را درسال 1852 وضع نمود که بر مبنای آن دستور نصب فیلترهای شنی در سرتاسر شهر لندن صادر گردید. این قانون از اولین قوانین حکومتی در ارتباط با آب شرب عمومی به شمار می رود.
کلر به عنوان یک ماده شیمیایی ارزشمند در تصفیه آب ، اولین بار توسط دکتر جان اسنو شناخته شد. او از کلر جهت از بین بردن میکرب وبا در آب استفاده نمود. با مشخص شدن قدرت ضد عفونی کنندگی کلر، دولت بریتانیا شروع به کلرزنی آب شرب عمومی نمود. این اقدام همچنین باعث کاهش شدید مرگ و میر در اثر بیماری تیفوئید گردید.
پس از موفقیت عمل کلرزنی در بریتانیا ، در شهر نیوجرسی و سپس سرتاسر آمریکا از کلر جهت ضد عفونی کردن آب شرب استفاده گردید. کلرزنی آب همراه با استفاده از فیلترهای شنی موجب از بین رفتن بسیاری از بیماری ها از قبیل وبا ، تیفوئید و اسهال شد.
در همین زمان استفاده از سایر ضدعفونی کننده ها نظیر ازن در اروپا آغاز گردید اما تا دهه ها پس از آن، در سایر نقاط دنیا مورد استفاده قرار نگرفت.
امروزه کلرزنی نقش تعین کننده ای در تصفیه آب شهری ایفا می کند. حدود 98% از تصفیه خانه های آب شهری از کلر جهت ضد عفونی کردن آب استفاده می کنند. با این حال دانشمندان در سال های اخیر متوجه مشتقات بوجود آمده از کلر در آب و عوارض جانبی آنها شده اند. آب کلر دار در تحریک بیماری های دستگاه تنفسی نظیر آسم نقش اساسی ایفاد می کند. لذا توجه محققین و دانشمندان به استفاده از سایر روش های ضد عفونی کردن آب جلب شده است.
در ابتدای قرن بیستم تلاش در جهت تصفیه آب از پیشگیری انتقال بیماری های واگیردار ، به تهیه آب غیر سخت و با مواد معدنی کمتر معطوف گردید. سختی گیری های آب که از یون های سدیم جهت جایگزین کردن مواد معدنی سختی زا در آب بهره می جستند در سال 1903 به بازار معرفی شدند. تئوری تعویض یونی ، که در آن یون های بی ضرر با یون های ضرر دار جایگزین می شوند، تاثیر قابل ملاحظه ای در صنعت تصفیه آب گذاشته و از آن جهت از بین بردن سرب ، جیوه و سایر فلزات سنگین در آب استفاده می شود.
در قرن بیستم میلادی، شهرهای پرجمعیت زیادی در اقصی نقاط جهان شکل گرفتند و این مسئله که این جمعیت در حال رشد حق استفاده از آب خالص وتمیز را دارا می باشند بیش از پیش مورد توجه قرار گرفت.
در اواخر دهه 1960 مشخص گردید که ذرات معلق و پاتوژن ها تنها آلودگی های موجود در آب نیستند. پیشرفت های صنعتی و کشاورزی باعث پدید آمدن مواد شیمیایی مصنوعی بسیاری شده بود که راه خود را به منابع آب، از طریق پساب کارخانجات، نشت مخازن مواد دور ریز صنایع و غیره، باز کرده بودند.
امروزه فیلتراسیون و کلرزنی همچنان اصلی ترین روش های تصفیه آب به شمار می روند. با این حال در طی سال ها ، روش های دیگری نیز جهت ضدعفونی کردن آب ابداع شده اند . در دهه 1980 میلادی و پس از آن ، پیشرفت های زیادی در ساخت غشاهایی جهت فیلتراسیون به روش اسمز معکوس و یا سایر روش ها نظیر ازن زنی و استفاده از UVجهت ضدعفونی آب حاصل شد. این پیشرفت ها نتیجه کشف پاتوژن هایی در آب می باشند که نسبت به کلر مقاومند و می توانند بیماری هایی نظیر هپاتیت و ورم معده را ایجاد کنند. بدین ترتیب تصفیه آب مهمترین دستاورد بشر در قرن بیستم در جهت حفظ و اعتلای بهداشت عمومی به شمار می رود. بسیاری از روش های تصفیه آب که امروزه در تصفیه خانه ها مورد استفاده قرار می گیرند ، صدها و گاه هزارها سال است که بکار می روند. با این حال روش های جدیدتر تصفیه نظیراسمز معکوس استفاده از کربن فعال و غیره نیز در بسیاری تصفیه خانه های مدرن مورد بهره برداری قرار گرفته اند. چنین روش های نوینی با کشف آلودگی های جدید و پیچیده تر در آب بیش از پیش مورد توجه قرار خواهند گرفت.
امروزه حکومت های کشورهای صنعتی و پیشرفته میلیاردها دلار صرف مدیریت پساب های صنعتی و ابداع روش هایی جهت تولید ضایعات بی خطر برای محیط زیست می نمایند. بدین ترتیب حفاظت از منابع آب در برابر آلودگی های بیشتر و پیچیده تر و استفاده از تکنولوژی مدرن در جهت بهینه نمودن تصفیه آب از دستاوردهای بشر درآینده خواهد بود.