污水中耗氧有機物(易生化)主要有腐植酸、蛋白質、酯類、糖類、氨基酸等化合物，這些物質以懸浮或溶解狀態存在于廢水中。在微生物的作用下，這些有機物可以分解為簡單的CO2等無機物，但因為在天然水體中分解時需要消耗水中的溶解氧，因而稱為耗氧有機物。
含有這些物質的污水一旦進入水體，會引起溶解氧含量降低進而導致水體變黑變臭。生活污水和食品、造紙、石油化工、化纖、制藥、印染等企業排放的工業廢水都含有大量的耗氧有機物。
據統計，我國造紙業排放的耗氧有機物約占工業廢水排放總量的1/4，城市污水的有機物濃度不高，但因水量較大，城市污水排放的耗氧有機物總量也很大。污水二級生物處理要重點解決的問題就是將這些物質的絕大部分從污水中去除掉。
耗氧有機物成分復雜分別測定其中各種膠有機物的濃度相當困難，實際工作中常用cODCr、BOD5、TOC、TOD等指標來表示。一般來說上述指標值越高，消耗水中的溶解氧越多，水質越差。自然水體中BOD5低于3mg/L時，水質良好達到7.5 mg/L時，水質已較差超過10mg/L，表明水質已經很差其中的溶解氧已接近于零。
易降解有機物利用生化法就可以去除，有推流式活性污泥法(例如曝氣池)，序批式活性污泥法(例如SBR、CASS工藝)、生物膜或者MBR等。
2、難生物降解有機物
難生物降解有機物指的是不能被未馴化的活性污泥所降解，而經過一定時間馴化后能在某種程度上降解的有機化合物。廢水中的一些有毒大分子(以有機氯化物、有機磷農藥、有機重金屬化合物、芳香族為代表的多環及其他長鏈有機化合物)都屬于難以被微生物降解的有機物，還有一些根本不能被微生物降解的可稱為惰性有機物。
對含有這類有機物的廢水應采取培養特種微生物等形式對其進行單獨處理，或對其采用厭氧等特殊工藝處理使其部分CODCr轉化為BOD5、提高可生化性然后再混合其他污水一起進行二級生物處理。
3、有機氮和氨氮
有機氮主要以蛋白質形式存在，還有尿素、胞壁酸、脂肪胺、尿酸和有機堿等含氨基和不含氨基的化合物，有些有機氮如果膠、甲殼質和季胺化合物等很難生物降解。生產或以這些有機氮為原料的工業排放的廢水中會含有這些有機氮。
鋼鐵、煉油、化肥、無機化工、鐵合金、玻璃制造、肉類加工和飼料生產等行業排放含有氨氮的工業廢水，皮革、動物排瀉物等新鮮廢水中氨氮初始含量并不高，但由于廢水中有氮的脫氨基反應在廢水貯存或在排水管道中駐留一段時間后氨氮的濃度會迅速增加。
對有機氮工業廢水可采用生物法處理，在微生物去除有機碳的同時，高級氧化通過生物同化及生物礦化作用將廢水中的有氮轉化為氨氮。氨氮廢水的處理方法有汽提、空氣吹脫、離子交換、活性炭吸附、生物硝化和反硝化等。
4、磷和有機磷
生活污水中磷的主要來源是含磷洗滌產品的使用、人類排泄物、生活垃圾，洗滌產品主要采用磷酸鈉和聚合磷酸鈉，洗滌劑中的磷隨污水流入水體。工業廢水是造成水體中磷超標的主要因素之一，具有污染物濃度高、污染物種類多、難降解、成分復雜等特點。若工業廢水未經處理直接排放會對水體造成巨大沖擊，對環境和居民健康造成不良影響。
磷的去除一般有利用聚磷菌的生化法(AO、A2O、氧化溝等)和化學除磷(PAC、PFS等)，而工業污水中有部分的次磷及有機磷，必須用到高級氧化預處理之后才能正常除磷。
5、酸堿廢水
高濃度含酸含堿廢水來源很廣，化工、化纖、制酸、電鍍、煉油以及金屬加工廠、酸洗車間等都會排出酸性廢水。有的廢水含有無機酸如硫酸、鹽酸等，有的則含有蟻酸、醋酸等有機酸，有的則兼而有之。
廢水含酸濃度差別很大，從小于1%到10%以上都有。造紙、印染、制革、金屬加工等生產過程會排出堿性廢水，大多數情況下含有無機堿，也有含有機堿。某些廢水的含堿濃度最高可達百分之幾。廢水中除含有酸、堿外，還可能含有酸式鹽和堿式鹽，以及其他酸性或堿性的無機物和有機物等物質。
將含有酸堿的廢水隨意排放不僅會對環境造成污染和破壞而且也是一種資源的浪費。因此對酸、堿廢水首先考慮回收和綜合利用。
當酸、堿廢水濃度較高時，例如含酸廢水含酸量達到4%以上、含堿廢水含堿量達到2%以上時，就存在回收和綜合利用的可能性，可用來制造硫酸亞鐵、石膏、化肥，也可以回用或供其他工廠使用。濃度低于4%的酸性廢水和濃度低于2%的堿性廢水由于回收利用意義不大，會進行中和處理。
6、油類污染物
高濃度含油廢水的主要工業來源是石油工業、石油化工工業、紡織工業、金屬加工業和食品加工業。石油開采、煉制、儲存、運輸或使用石油制品的過程中均會產生含有石油類污染物;而廢水肉類加工、牛奶加工、洗衣房、汽車修理等過程排放的廢水中也都含有油或油脂。
一般的生活污水中油脂占總有機質的10%左右，每人每天產生的油脂約15g左右。廢水中所含的油類除了重焦油的相對密度可達1.1以上外，其余都小于1，故污水處理含油廢水的重點就是去除其中相對密度小于1的油類。
廢水中油類污染物的種類按存在形式可劃分為5種物理形態。
(1)游離態油靜止時能迅速上升到液面形成油膜或油層的浮油，這種油珠的粒徑較大一般大于100μm約占廢水中油類總量的60%—80%。
(2)機械分散態油，油珠粒徑一般為10μm-100μm的細微油滴，在廢水中的穩定性不高，靜置一段時間后往往可以相互結合形成浮油。
(3)乳化態油油珠，粒徑小于10μm一般為0.1-2μm，這種油滴具有高度的化學穩定性，往往會因水中含有表面活性劑而成為穩定的乳化液。
(4)溶解態油極細微分散的油珠，油珠粒徑比微電解乳化油還小，有的可小到幾個nm，也就是化學概念上真正溶解于廢水中的油。
(5)固體附著油，吸附于廢水中固體顆粒表面的油珠。
廢水中的油類存在形式不同、處理的程度不同采用的處理方法和裝置也不同。常用的油水分離方法有隔油池、普通除油罐、混凝除油罐、粗粒化聚結除油法、氣浮除油法等。
7、致病微生物
一般認為，廢水中的致病微生物有細菌、病毒、立克次氏體、原生動物和真菌五種。立克次氏體介于細菌和病毒之間，一些微生物學家把以致梅毒體為代表的致病螺旋體歸納為第六種致病微生物，而螺旋體介于細菌和原生動物之間。有些高于原生動物的微生物，如線蟲也能致病。生活污水及屠宰、生物制品、醫院、制革、洗毛等工業廢水中常含有這些能傳染各種疾病的致病微生物。
對致病病原體較為集中和含量較大的污水最好進行單獨消毒處理，然后再和其他污水一起進行二級生化處理，這樣可以減少消毒劑的消耗量。因為病原體在水中的存活時間較長，有的病毒和寄生蟲卵用一般的消毒方法難以殺死。
消毒殺菌的方法有氯、二氧化氯、臭氧等氧化法、石灰處理、紫外線照射、加熱處理、超聲波等，另外超濾處理也可以除去水中大部分的細菌。就細菌、病毒的去除而言，臭氧氧化、紫外線照射等方法效果很好，但處理后的水中沒有類似余氯的剩余消毒劑，無法防止微生物的再繁殖，通常需要在處理后再補充加氯處理。
8、硝酸鹽和亞硝酸鹽
微電解填料化肥制造、鋼鐵生產、火藥制造、飼料生產、肉類加工、電子元件及核燃料生產等工業排放的廢水中，含有高濃度的硝酸鹽和亞硝酸鹽。某些含有有機氮或氨氮的工業廢水起初也許不含這些，但對這些廢水進行好氧生物處理時，就有可能轉化成硝酸鹽或亞硝酸鹽。
亞硝酸鹽是氮循環的中間產物，在水中的穩定性很差，在有氧和微生物的作用下可被氧化成硝酸鹽，在缺氧或無氧條件下可以被還原為氨。因此在清潔的水體中，亞硝酸鹽的含量很低。含氮有機物無機化分解最終階段的代表產物是硝酸鹽，因此當水中的氮主要以硝酸鹽形式為主時，表明水中含氮有機物含量已很少，水體已達到自凈。
如果水中含有較多的硝酸鹽而又含其他各種含氮化合物時，表明水體的自凈過程正在進行或水體正在受到硝酸鹽廢水的污染。同時測定體中氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮等三種無機氮并結合有機氮和總氮的分析化驗結果，可以分析水體受含氮化合物污染的程度和自凈狀況。
同樣可以利用這些氮化物的分析結果，判斷污水處理的效果，并指導調整脫氮工藝的運行。亞硝酸鹽在胃里可與仲銨作用形成強致癌物，硝酸鹽在人體內可以還原為亞硝酸鹽 所以飲用硝酸鹽濃度較高的水對人體健康也有危害。兒童飲用高硝酸鹽含量的飲水會使血液中變性血紅蛋白增加而出現中毒。
因此國家有關標準對水體中硝酸鹽濃度做了規定，其中飲用水衛生標準規定最高允許濃度為20mg/L以N計，地表水質量標準GB 3838-2002規定集中式生活飲用水地表水源的硝酸鹽最高允許濃度為10mg/L 以N計。
處理含硝酸鹽或亞硝酸鹽工業廢水的常規方法是微電解填料生物反硝化脫氮。對于少量的含硝酸鹽或亞硝酸鹽工業廢水還可以采用電滲析、反滲透、離子交換等方法。
9、氟化物
含氟產品的制造、焦炭生產、電子元件生產、電鍍、玻璃，和硅酸鹽生產、鋼鐵和鋁的制造、金屬加工、木材防腐及農藥化肥生產等過程中，都會排放含有氟化物的工業廢水。
含氟化物廢水的處理方法可分為沉淀法和吸附法兩大類。沉淀法適于處理氟化物含量較高的工業廢水，但沉淀法處理不徹底往往需要二級處理，處理所需的化學藥劑有石灰、明礬、白云石等。吸附法適于處理氟化物含量較低的工業廢水或經沉淀處理處理后，氟化物濃度仍舊不能符合有關規定的廢水。
10、硫化物
煉油、紡織、印染、焦炭、煤氣、紙漿、制革及多種化工原料的生產過程中，都會排含有硫化物的工業廢水，含有硫酸鹽的廢水在厭氧條件下也可以還原產生硫化物成為含有硫化物的廢水。
含硫化物廢水的處理方法有將硫化物轉化為硫化鹽進行絮凝沉淀和將硫化物轉化為硫化氫汽提兩類。
11、氰化物
自然水體中一般不含氰化物，如果發現水體中存在氰化氫那一定是人類活動所引起的。
水中氰化物的主要來源為工業污染。氰化物和氰氫酸是廣泛應用的工業原料，采礦提煉、攝影沖印、電鍍、金屬表面處理、焦爐、煤氣、染料、制革、塑料、合成纖維及工業氣體洗滌等行業都排放含氰廢水。另外石油的催化裂化和焦化過程也會排放含氰廢水，其中電鍍工業是排放含氰廢水最多的行業。
常用的處理方法是氯氧化法、臭氧氧化法和電解氧化法。處理含氰污水時通常加入一定量的氧化劑次氯酸鈉，首先使其轉化為氯化氰再水解為氰酸鹽，然后在堿性條件下被氧化成二氧化碳和氮在酸性條件下轉變為銨鹽。
12、酚
煉油、化工、炸藥、樹脂、焦化等行業會排放含酚廢水，其中以土法煉焦排放的廢水中含酚濃度最高，另外機械維修、鑄造、造紙、紡織、陶瓷、煤制氣等行業也放大量的含酚廢水。
高含酚廢水的處理方法有萃取、活性炭吸附和焚燒等。
中濃含水的處理方法有生物法、活性炭吸附法和化學氧化法等。
低濃度含酚廢水也可用臭氧氧化或活性炭吸附等方法處理。
13、銀
銀是一種貴重金屬呈銀白色。常見銀鹽中唯一可溶的是硝酸銀，這也是廢水中含銀的主要成分。硝酸銀廣泛應用于無線電、化工、機器制造、陶瓷、照相、電鍍、以及油墨制造等行業，含銀廢水的主要來源是電鍍業和照相業。
從廢水中除去銀的基本方法有沉淀法、離子交換法、還原取代法和電解回收法四種，吸附法、反滲透法和電滲析法也有被采用的。因為從廢水回收銀的經濟價值較高，因此為了達到高回收率，常聯合運用多種方法，比如含銀較多的電鍍廢水可通過離子交換、蒸發或電解還原得到較完全的回收。
14、鎳
微電解鎳是一種銀白色的金屬，有很好的延展性和高度磁性。廢水中的鎳主要以二價離子存在，比如說硫酸鎳、硝酸鎳以及與許多無機和有機絡合物生成的鎳鹽。
含鎳廢水的工業來源很多，其中主要是電鍍業，此外采礦、冶金、機器制造、化學、儀表、石油化工、紡織等工業，以及鋼鐵廠、鑄鐵廠、汽車，和飛機制造業、印刷、墨水、陶瓷、玻璃等行業排放的廢水中也含有鎳。
處理含鎳廢水的方法有微電石灰沉淀或硫化物沉淀法、離子交換法、反滲透法、蒸發回收法等。
15、鉛
純鉛呈灰白色是工業上使用最廣泛的有色金屬之一，常被用作為原料應用于蓄電池、電鍍、顏料、橡膠、農藥、燃料、涂料、鉛玻璃、炸藥、火柴等制造業。鉛板制作工藝中排放的酸性廢水鉛濃度最高，電鍍業傾倒電鍍廢液產生的廢水鉛濃度也很高。
處理含鉛廢水的常用方法有沉淀法、混凝法、吸附法、電偶鐵氧化法等。
16、鉻
純鉻是一種呈鋼灰色的耐腐蝕金屬硬度較大。隨著工業的發展鉻及其化合物的應用日益廣泛，含鉻廢水的排放量隨之日益增加。含鉻系列緩蝕劑是循環冷卻系統非常有效的藥劑之一，曾經得到大規模應用。
油墨、染料及油漆顏料的制造及鉻法制革、電鍍、鋁陽極化處理和其他金屬的清洗等工業都離不開鉻化合物，鉻化合物還可作為木材的防火劑和阻火劑。這些工業排放的生產廢水中自然會含有數量不同的鉻，鉻在水中以六價(CrO42-)和三價(CrO2-)離子形態存在，工業廢水中主要以六價形態存在。
含鉻廢水的處理方法是先將六價鉻還原成三價鉻，再使三價鉻生成氫氧化物沉淀后去除。對于高濃度含鉻廢水蒸發回收是一種高濃度有機廢水，在技術和經濟上均可行的方法，離子交換法可以將含鉻廢水的排放濃度降到較低的水平。
17、汞
汞又稱水銀，是一種銀白色的液體金屬具有升華性質。由于汞具有一些特殊的物理化學性質因此被廣泛應用于氯堿、電子、石化、化工、冶煉、儀表、造紙、炸藥、農藥、紡織、印染、化肥、電器、制藥、油漆、毛皮加工等工業的生產過程中。例如在化工和石油化工業中，汞被用作塑料生產及加氫、脫氫、磺化等反應的催化劑，這些工業排放的生產廢水中自然會含有數量不等的汞。
處理含汞廢水的常用方法有硫化物沉淀法、微電解離子交換法、吸附混凝法、還原過濾法、活性炭吸附法及微生物濃集法等。
18、有機氯
有機氯化合物包括氯代烷烴、氯代烯烴、氯代芳香烴及有機氯殺蟲劑等，其中對環境影響較大的是有機氯殺蟲劑和多氯聯苯，主要來自農藥、染料、塑料、合成橡膠、化工、化纖等工業排放的廢水中。
有機氯廢水主要用焚燒法處理，焚燒產物為氯化氫和二氧化碳，為回收和處理焚燒產生的氯化氫，焚燒的具體方法有焚燒-煙氣堿中和法、焚燒-回收無水氯化氫法和焚燒-煙氣回收鹽酸法。
19、苯并芘
苯并芘，簡稱BaP，是多環芳烴PAH中具有代表性的強致癌稠環芳烴。自然水中BaP的來源可分為人為源和天然源兩種，前者主要來自于有機物的不完全燃燒，后者主要來自自然規律的生物合成。因此，在有有機物的不完全燃燒的行業，比如說煉油、焦化、等工業廢水及氨廠、機磚廠、機場等排放的廢水中不同程度地存在BaP。
BaP雖然毒性較大但去除相對簡單和容易，臭氧、液氯、二氧化氯的高級氧化作用和活性炭吸附、絮凝沉淀及活性污泥法處理，均能有效去除廢水中的BaP。
20、鎘
鎘是一種灰白色的金屬，自然界中主要以二價形式存在。鎘電鍍可以為鋼、鐵等提供一種抗腐蝕性的保護層，具有吸附性好，而且鍍層均勻光潔等特點，因此工業上90%的鎘用于電鍍、顏料、塑料穩定劑、合金及電池等行業，含鎘廢水的來源還包括金屬礦山的采選、冶煉、電解、農藥、醫藥、油漆、合金、陶瓷與無機顏料制造、電鍍、紡織印染等工業的生產過程中。
含鎘廢水處理方法有氫氧化物或硫化物沉淀法、吸附法、離子交換法、氧化還原法、鐵氧化體法、膜分離法和生化法等，對于高濃度或經過離子交換后濃縮的含鎘廢水，電解及蒸發回收法也是一種切實可行的方法。
21、砷
砷呈灰色金屬光澤，不溶于水，但有多種含砷化合物易溶于水。無機砷主要以亞砷酸離子和砷酸離子的形式存在于水中，在存在溶解氧的條件下，亞砷酸可以被氧化成毒性較低的砷酸鹽。砷酸和砷酸鹽存在于冶金、玻璃儀器、陶瓷、皮革、化工、肥料、石油煉制、合金、硫酸、皮毛、染料和農藥等行業的工業廢水中。
砷的常規處理方法有石灰或硫化物沉淀，或者用鐵或鋁的氫氧化物共沉淀，廢水處理傳統的絮凝過程也可以有效去除廢水中的砷，另外利用活性炭或礬土的吸附以及離子交換，對廢水中砷的去除也取得了不同程度上的成功。
近年來，利用生化法處理含砷廢水的研究已取得了進展，實驗證明活性污泥法對砷的去除極為迅速，在0.5小時內可以去除總量的80%左右，在1～2小時左右達到平衡狀態，即砷與污泥短時間接觸后就有大量的去除效果。不過，活性污泥對低濃度砷的去除率明顯高于對高濃度砷的去除率，這也說明污泥對砷的去除能力也是有限的。
