Nuotekos iš Klaipėdos bei Gargždų miestų per pagrindines siurblines paduodamos į miesto nuotekų valyklą. Mechaninio valymo pradžioje grotose sulaikomi stambesni nešmenys. Sulaikyti nešmenys papildomai nuspaudžiami presuose. Smėliagaudėse nusodinamas smėlis ir kitos sunkios medžiagos. Sulaikytas smėlis bei nešmenys periodiškai išvežami į buitinių atliekų sąvartyną. Kiekvieną dieną sulaikoma apie 0,3 t šiukšlių ir apie 0,73 t smėlio. Iš smėliagaudžių nuotekos nuvedamos į radialinius sėsdintuvus, kur nuosėdos nusėda ir tvarkomos kaip pirminis dumblas, o nuotekos persipila per nusodintuvo briaunas ir toliau valomos biologinio valymo dalyje - aerotankuose.

Mechaniškai valytos nuotekos pirmiausia valomos anaerobinėje zonoje. Šios zonos paskirtis - biologinis fosforo šalinimas. Aerobinėje zonoje atliekamas tolesnis nuotekų valymas. Aerobinių zonų paskirtis - naudojantis aktyvaus dumblo biocheminėmis savybėmis sumažinti nuotekose esančius teršalus juos suoksidinant iki CO₂, NO₂, NO₃ ir kitų mažiau gamtai žalingų junginių. Nuotekose esantis bendrasis azotas išvalomas nitrifikacijos/denitrifikacijos procesais. Užtikrinti bendrojo fosforo pastoviai žemas koncentracijas vien biologinio valymo būdu yra sudėtinga, todėl už aerotankų yra įdiegtas automatinis likutinio fosforo nuotekose cheminis valymas, kuris naudojamas tik tuo atveju, jei biologinis valymas neužtikrina pakankamo bendrojo fosforo išvalymo rodiklio. Iš aerotankų aktyvus dumblas teka į antrinius nusodintuvus, kur jis nusėda ir grąžinamas į aerotankų pradžią. Nuskaidrėjęs vanduo patenka į nuvedimo latakus, o iš čia išvalyto vandens kolektoriumi savitaka nuteka iki Kuršių marių.

             Pirminiuose nusodintuvuose sulaikytas pirminis dumblas periodiškai šalinamas į gravitacinius tankintuvus, o jau sutankintas perpumpuojamas į dumblo sumaišymo rezervuarą. Biologinio valymo metu dalis aktyvaus dumblo pašalinamas kaip perteklinis dumblas. Nusausintas perteklinis dumblas vėliau sumaišomas su pirminiu dumblu bei atvežtiniu iš kitų objektų dumblu bei riebalais tame pačiame rezervuare ir siurbliais paduodamas į dumblo pūdytuvus. Dviejose pūdymo talpyklose (kiekvienos tūris 3000m³) dumblas pūdomas mezofiliniu režimu, palaikant 35-37⁰ C temperatūrą, hidraulinis dumblo išbuvimo laikas - ne mažiau kaip 18 dienų.. Organinės medžiagos skaidomos  anaerobinėmis sąlygomis, metano bakterijoms suskaidant organinius junginius į amoniaką, anglies dvideginio ir metano dujas. Toks metaninis pūdymas leidžia gauti supūdytą, juodą, daugiau ar mažiau bekvapį dumblą. Mezofiliniam dumblo pūdymo procesui reikalinga temperatūra pūdymo talpose yra gaunama pakaitinus dumblą. Supūdytas dumblas galutinai nusausinamas centrifugose. Geresniam dumblo nusausinimui naudojami flokuliantai. Nusausintas dumblas būna apie 75 % drėgnumo ir laikinai laikomas 10 m³ talpos konteineriuose. Vėliau su spec. sunkvežimiu išvežamas į dumblo saugojimo aikštelę. Kiekvieną dieną išvežama apie 42 t nusausinto dumblo.

Dumblo pūdymo metu susidariusios dujos, kurių sudėtyje yra apie 60-65 % metano, surenkamos elektrinei bei terminei utilizacijai. Vidutiniškai per parą yra pagaminama apie 5500 m³ biodujų. Po dujų valymo ir sieros junginių pašalinimo, biodujos nuvedamos į šilumos ir energijos jėgainę, kurioje yra sumontuoti 3 generatoriai ir vandens šildymo katilas. Vidutiniškai per parą yra sugeneruojama apie 13 000 kWh elektros ir 18 000 kWh šilumos energijos. Generatoriai elektros energiją tiekia į energijos paskirstymo sistemą bei vietinį Klaipėdos nuotekų valyklos energijos ciklą. Iš pagrindinės transformatorinės elektros energija tiekiama į VST elektros tinklą.

Klaipėdos m. nuotekų valykloje valomų nuotekų kiekiai atskirais metais.  

Maksimalus  projektinis nuotekų valyklos debitas - 29 200 tūkst. m3/metus (80 000 m³/d).

Prieš valymo procesą esančių teršalų kaita (tonomis).

Išvalytose nuotekose esančių teršalų kaita (tonomis).

Projektiniai ir faktiniai nuotekų išvalymo rodikliai pateikti lentelėje