Die Kläranlage Thalau besteht aus einer mechanischen Reinigung und einem nachgeschalteten Kombinationsbecken im Belebtschlammverfahren. Im äußeren Ring findet die biologische Elimination der Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen statt, während im inneren Ring der Belebtschlamm vom gereinigten Abwasser abgetrennt wird. Ein auf der Kläranlage befindliches Regenüberlaufbecken speichert ankommendes Abwasser für den Fall einer erhöhten Zulaufmenge und reinigt es im Anschluss an das Regenereignis. Ein ebenfalls auf dem Kläranlagengelände befindlicher Schlammstapelbehälter speichert den Überschussschlamm bis dieser verwertet werden kann.