Atık Su Arıtma Tesisi yapılmadan önce Yeşilırmak nehrine akıtılan kanalizasyon hattı; ilave kolektör hattı yapılarak Arıtma Tesisine bağlanmıştır. Atık Su Arıtma Tesisine giriş yapan ana kolektör hattı 574.00 alt kotu ile Giriş Yapısına gelmektedir.

Giriş Yapısından atıksu Izgara Binası ve Terfi İstasyonuna aktarılır. Atıksu sırasıyla kaba ve ince ızgaralardan geçirilerek Terfi Merkezine iletilir. Bu ızgaralarda tutulan malzemeler konteynırlara aktarılarak uzaklaştırılır.

Terfi merkezindeki pompalar vasıtası ile 12m yükseltilerek 571 alt kotundan 583 kotuna kadar terfi edilir. Terfi edilen atıksu artık cazibeyle üniteler arasında geçiş yapabilecektir. Atıksu terfi edildikten sonra içerisindeki kum ve yağdan ayrışması için Havalandırmalı Kum ve Yağ Tutucu yapısına gönderilir.

Havalandırmalı Kum ve Yağ Tutucularda  atık su içindeki kum, yağ ve köpükten ayrıştırılır.  Ayrıştırılan kum konteynırlarda birikmektedir. Biriken kum tesisten uzaklaştırılır. Yağ ise proses içerisinde kullanılmaktadır.

Devamında Parshall savağı ile atıksuyun debisi ölçülerek ön çöktürme havuzu dağıtma yapısına iletilmektedir.

Ölçülen debi; tesiste çalışacak enstrümanların ve ekipmanların  kapasitelerinin ayarlanması, sarf miktarının kontrolü ve raporlama için kullanılır.

Atık su Ön Çöktürme havuzuna alınarak çökebilen organik maddeler burada tutularak çamur ünitelerine pompalanır. Ön arıtma sonrası atık su biyolojik arıtmaya alınır.

Havalandırma Havuzlarında Arıtma sistemi; karbon, azot’un biyolojik olarak giderilmesi esasına dayanır. Karbon ve azot giderimi esnasında fosfor arıtımı da gerçekleşmektedir. Atık su ardışık olarak havalandırılan aerobik ve havalandırılmayan anoksik havuzlardan geçirilir, böylece karbon giderimi, Nitrifikasyon ve Denitrifikasyon sağlanmış olur. Her kademede iç sirkülasyon, içsel geri devir pompaları ile sağlanır.

İleri biyolojik arıtmanın sağlanabilmesi için gerekli hava blowerlarla proses havuzlarına verilir. Proses havuzlarında karbon, azot ve fosfordan arındırılan atıksu son çöktürme havuzuna alınır.

Havalandırma havuzlarına verilen havayı 3adet asil 1 adet yedek olmak üzere 4 adet turbo Blower (hava motoru) sağlamaktadır. Bu motorların bulunduğu bina Blower Binası olarak adlandırılmıştır.

Son Çöktürme Havuzlarında arıtılan atıksuyun içerisindeki fazla çamurun ve mikroorganizmaların çöktürülmesi amaçlanmıştır. Bu havuzlarda çökelen çamur, geri devir pompa istasyonu sayesinde proses havuzlarına, fazla çamursa çamur ünitelerine aktarılır.

Son çökeltmenin yüzey savaklarından alınan arıtılmış su deşarj ünitesine iletilir. Arıtılan su miktarı ölçülmek üzere Çıkış Parshall Savağına iletilmektedir. Burada yine arıtılan suyun miktarı ölçülmektedir. Arıtılan su projenin özel maçlarından olan Yeşilırmak Nehrinin çözünmüş oksijen miktarının artırılması amacıyla Kaskat havalandırıcıdan geçirilir. Kaskat Havalandırıcı minimum % 60 oranında arıtılmış suyun Çözünmüş Oksijen miktarını yükseltmektedir.

Çözünmüş oksijen değeri yükseltilmiş olan arıtılmış su Yeşilırmak Nehrine deşarj edilir.

Ayrıca Tesiste Çevre ve Şehircilik Bakanlığının yürürlükteki mevzuatı kapsamında çıkış suyunun çevrimiçi izlenmesi için Tam Zamanlı Atıksu İzleme Sistemi kurulmuştur. Bu sistem ile Tokat Atıksu Arıtma tesisinin arıttığı sular 7 gün 24 saat çevrimiçi olarak Çevre ve Şehircilik Bakanlığı tarafından izlenebilmekte ve denetlenebilmektedir.