Coagulatie en flocculatie worden vaak in combinatie gebruikt. In sommige gevallen is het gebruik van louter coagulant of flocculant echter voldoende om goed bezinkbare of floteerbare vlokken te vormen.

Het doel van coagulatie is het destabiliseren van een colloïdale oplossing, zodat vervuilende stoffen kunnen samenklonteren tot vlokken. Colloïdale of zwevende deeltjes hebben een negatieve lading en zijn stabiel in water: ze bezinken niet uit zichzelf. Het coaguleren gebeurt door toevoegen van een coagulant, bijvoorbeeld Fe(III)Cl₃, PAC (polyaluminiumchloride) of laag-moleculaire polymeren. Door toevoeging van het coagulant zal de afstoting tussen de colloïdale deeltjes wordt verlaagd (gedestabiliseerd). Coagulant wordt toegevoegd in een volledige gemengde tank met korte verblijftijd (enkele minuten) en hoge turbulentie of in een buizenflocculator (zie figuur). De vlokken die hierbij ontstaan zijn klein en kunnen alleen verder groeien door rustig te roeren zodat deeltjes verder samen kunnen klonteren. Om dit proces te helpen kunnen flocculanten of vlokmiddelen worden toegevoegd. Deze worden toegevoegd in de buizenflocculator of in een volledige gemengde tank bij langere verblijftijd (15-30 min) en lage turbulentie (om vlokken niet kapot te maken).

Flocculanten zijn hoog-moleculaire stoffen (polymeren) met diverse functionele groepen. De geladen deeltjes en/of kleine vlokjes worden aangetrokken tot de ladingsgroepen van het polymeer, waardoor een grotere vlok ontstaat. Deze kan makkelijker worden afgescheiden door flotatie of bezinking. Omdat de deeltjes niet allemaal dezelfde lading bezitten zijn er diverse ladingsgroepen noodzakelijk op de polymeerstructuur. Er bestaan zowel anionische, kationische als non-ionische polymeren. Zeer belangrijk voor een goede flocculatie is een juiste binding tussen het polymeer en de deeltjes. Dit betekent dat naast de aard van de lading ook de spreiding van de lading over het molecuul van belang is, alsmede de lengte van het polymeer. Daarnaast is de mate van cross-linking van het polymeer, het vormen van bindingen met zichzelf, van belang. Door de werking van deze elementen bestaan er enkele honderden verschillende polymeren met elk hun specifieke werkingsgebied. In een aantal gevallen kan het volstaan een flocculant toe te voegen om een goede afscheiding te bekomen. Meestal zal de combinatie van coagulant en vlokmiddel vereist zijn.

De vlokken worden vervolgens in een nabehandelingsstap afgevangen en vormen een hoeveelheid verontreinigd slib dat verder verwerkt dient te worden (indampen, storten, verbranden,…) .

Er zijn een groot aantal coagulanten en flocculanten commercieel verkrijgbaar. Enkele voorbeelden van coagulant zijn ijzerchloride, ijzerchloridesulfaat, polyaluminiumchloride, polyamiden en polytannines. Flocculanten zijn in de vormen kationisch, anionisch en non-ionisch verkrijgbaar. Eventueel moeten zuur en base toegevoegd worden om in het werkbare pH-gebied van het product te komen.