土地处理系统是利用土壤以及其中的微生物和植物根系的净化能力处理污水的一种方法，由污水的预处理设施、贮水湖、灌溉系统和地下排水系统组成。贮水湖用于在非灌溉期贮存污水，容量按非灌溉期的总污水量来定。处理污水的方式有三种，即地表漫流、灌溉和渗滤。

地表漫流是将污水有控制地排放到土地，顺坡度成片的流动。地面上播种青草以供微生物栖息并防止土壤被冲刷。污水一部分渗入土壤，少量被蒸发掉，其余流人汇水沟，在流动中，污水中悬浮固体被滤掉，有机物被植物上的微生物氧化降解，这种方法主要用于高浓度有机污水。

灌溉又分喷灌、漫灌和沟灌三种，喷灌是用喷水器把污水喷洒在土地上，这种方法运用于各种地形的土地，布水均匀，但对水质要求较高，要经二级处理后才能喷洒。漫灌是土地间歇地被一定深度的污水淹没，要求土地平整以保持均匀的水深，地面作物要能耐周期性淹没。沟灌是依靠重力流使污水在土地上修整出的垄和沟中流动，水在沟中流过并渗入土壤，作物栽培在垄上。这三种方法都是间歇性的，可使土壤中充满空气，有利于有机物的好氧生物降解。

渗滤常用于透水性好的土壤，污水大部分渗入地下，是为地下水补充水源，不以灌溉为目的。

污水进入土壤，好氧微生物可以去除病原菌和病毒；污水中大多数有机物都可被土壤中微生物氧化降解。BOD、COD和TOC可去除30-40％；氮和磷被转化或被植物根系吸收；重金属离子也会被转化、吸附、沉淀或固定。

地表漫流和灌溉后余下的和渗下的水经地下排水系统中排出。

土地处理的净化作用较好，有时可以做为污水的三级处理。

地下水补充水源，不以灌溉为目的。