污水中耗氧有机物(易生化)主要有腐植酸、蛋白质、酯类、糖类、氨基酸等化合物，这些物质以悬浮或溶解状态存在于废水中。在微生物的作用下，这些有机物可以分解为简单的CO2等无机物，但因为在天然水体中分解时需要消耗水中的溶解氧，因而称为耗氧有机物。
含有这些物质的污水一旦进入水体，会引起溶解氧含量降低进而导致水体变黑变臭。生活污水和食品、造纸、石油化工、化纤、制药、印染等企业排放的工业废水都含有大量的耗氧有机物。
据统计，我国造纸业排放的耗氧有机物约占工业废水排放总量的1/4，城市污水的有机物浓度不高，但因水量较大，城市污水排放的耗氧有机物总量也很大。污水二级生物处理要重点解决的问题就是将这些物质的绝大部分从污水中去除掉。
耗氧有机物成分复杂分别测定其中各种胶有机物的浓度相当困难，实际工作中常用cODCr、BOD5、TOC、TOD等指标来表示。一般来说上述指标值越高，消耗水中的溶解氧越多，水质越差。自然水体中BOD5低于3mg/L时，水质良好达到7.5 mg/L时，水质已较差超过10mg/L，表明水质已经很差其中的溶解氧已接近于零。
易降解有机物利用生化法就可以去除，有推流式活性污泥法(例如曝气池)，序批式活性污泥法(例如SBR、CASS工艺)、生物膜或者MBR等。
2、难生物降解有机物
难生物降解有机物指的是不能被未驯化的活性污泥所降解，而经过一定时间驯化后能在某种程度上降解的有机化合物。废水中的一些有毒大分子(以有机氯化物、有机磷农药、有机重金属化合物、芳香族为代表的多环及其他长链有机化合物)都属于难以被微生物降解的有机物，还有一些根本不能被微生物降解的可称为惰性有机物。
对含有这类有机物的废水应采取培养特种微生物等形式对其进行单独处理，或对其采用厌氧等特殊工艺处理使其部分CODCr转化为BOD5、提高可生化性然后再混合其他污水一起进行二级生物处理。
3、有机氮和氨氮
有机氮主要以蛋白质形式存在，还有尿素、胞壁酸、脂肪胺、尿酸和有机碱等含氨基和不含氨基的化合物，有些有机氮如果胶、甲壳质和季胺化合物等很难生物降解。生产或以这些有机氮为原料的工业排放的废水中会含有这些有机氮。
钢铁、炼油、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工和饲料生产等行业排放含有氨氮的工业废水，皮革、动物排泻物等新鲜废水中氨氮初始含量并不高，但由于废水中有氮的脱氨基反应在废水贮存或在排水管道中驻留一段时间后氨氮的浓度会迅速增加。
对有机氮工业废水可采用生物法处理，在微生物去除有机碳的同时，高级氧化通过生物同化及生物矿化作用将废水中的有氮转化为氨氮。氨氮废水的处理方法有汽提、空气吹脱、离子交换、活性炭吸附、生物硝化和反硝化等。
4、磷和有机磷
生活污水中磷的主要来源是含磷洗涤产品的使用、人类排泄物、生活垃圾，洗涤产品主要采用磷酸钠和聚合磷酸钠，洗涤剂中的磷随污水流入水体。工业废水是造成水体中磷超标的主要因素之一，具有污染物浓度高、污染物种类多、难降解、成分复杂等特点。若工业废水未经处理直接排放会对水体造成巨大冲击，对环境和居民健康造成不良影响。
磷的去除一般有利用聚磷菌的生化法(AO、A2O、氧化沟等)和化学除磷(PAC、PFS等)，而工业污水中有部分的次磷及有机磷，必须用到高级氧化预处理之后才能正常除磷。
5、酸碱废水
高浓度含酸含碱废水来源很广，化工、化纤、制酸、电镀、炼油以及金属加工厂、酸洗车间等都会排出酸性废水。有的废水含有无机酸如硫酸、盐酸等，有的则含有蚁酸、醋酸等有机酸，有的则兼而有之。
废水含酸浓度差别很大，从小于1%到10%以上都有。造纸、印染、制革、金属加工等生产过程会排出碱性废水，大多数情况下含有无机碱，也有含有机碱。某些废水的含碱浓度最高可达百分之几。废水中除含有酸、碱外，还可能含有酸式盐和碱式盐，以及其他酸性或碱性的无机物和有机物等物质。
将含有酸碱的废水随意排放不仅会对环境造成污染和破坏而且也是一种资源的浪费。因此对酸、碱废水首先考虑回收和综合利用。
当酸、碱废水浓度较高时，例如含酸废水含酸量达到4%以上、含碱废水含碱量达到2%以上时，就存在回收和综合利用的可能性，可用来制造硫酸亚铁、石膏、化肥，也可以回用或供其他工厂使用。浓度低于4%的酸性废水和浓度低于2%的碱性废水由于回收利用意义不大，会进行中和处理。
6、油类污染物
高浓度含油废水的主要工业来源是石油工业、石油化工工业、纺织工业、金属加工业和食品加工业。石油开采、炼制、储存、运输或使用石油制品的过程中均会产生含有石油类污染物;而废水肉类加工、牛奶加工、洗衣房、汽车修理等过程排放的废水中也都含有油或油脂。
一般的生活污水中油脂占总有机质的10%左右，每人每天产生的油脂约15g左右。废水中所含的油类除了重焦油的相对密度可达1.1以上外，其余都小于1，故污水处理含油废水的重点就是去除其中相对密度小于1的油类。
废水中油类污染物的种类按存在形式可划分为5种物理形态。
(1)游离态油静止时能迅速上升到液面形成油膜或油层的浮油，这种油珠的粒径较大一般大于100μm约占废水中油类总量的60%—80%。
(2)机械分散态油，油珠粒径一般为10μm-100μm的细微油滴，在废水中的稳定性不高，静置一段时间后往往可以相互结合形成浮油。
(3)乳化态油油珠，粒径小于10μm一般为0.1-2μm，这种油滴具有高度的化学稳定性，往往会因水中含有表面活性剂而成为稳定的乳化液。
(4)溶解态油极细微分散的油珠，油珠粒径比微电解乳化油还小，有的可小到几个nm，也就是化学概念上真正溶解于废水中的油。
(5)固体附着油，吸附于废水中固体颗粒表面的油珠。
废水中的油类存在形式不同、处理的程度不同采用的处理方法和装置也不同。常用的油水分离方法有隔油池、普通除油罐、混凝除油罐、粗粒化聚结除油法、气浮除油法等。
7、致病微生物
一般认为，废水中的致病微生物有细菌、病毒、立克次氏体、原生动物和真菌五种。立克次氏体介于细菌和病毒之间，一些微生物学家把以致梅毒体为代表的致病螺旋体归纳为第六种致病微生物，而螺旋体介于细菌和原生动物之间。有些高于原生动物的微生物，如线虫也能致病。生活污水及屠宰、生物制品、医院、制革、洗毛等工业废水中常含有这些能传染各种疾病的致病微生物。
对致病病原体较为集中和含量较大的污水最好进行单独消毒处理，然后再和其他污水一起进行二级生化处理，这样可以减少消毒剂的消耗量。因为病原体在水中的存活时间较长，有的病毒和寄生虫卵用一般的消毒方法难以杀死。
消毒杀菌的方法有氯、二氧化氯、臭氧等氧化法、石灰处理、紫外线照射、加热处理、超声波等，另外超滤处理也可以除去水中大部分的细菌。就细菌、病毒的去除而言，臭氧氧化、紫外线照射等方法效果很好，但处理后的水中没有类似余氯的剩余消毒剂，无法防止微生物的再繁殖，通常需要在处理后再补充加氯处理。
8、硝酸盐和亚硝酸盐
微电解填料化肥制造、钢铁生产、火药制造、饲料生产、肉类加工、电子元件及核燃料生产等工业排放的废水中，含有高浓度的硝酸盐和亚硝酸盐。某些含有有机氮或氨氮的工业废水起初也许不含这些，但对这些废水进行好氧生物处理时，就有可能转化成硝酸盐或亚硝酸盐。
亚硝酸盐是氮循环的中间产物，在水中的稳定性很差，在有氧和微生物的作用下可被氧化成硝酸盐，在缺氧或无氧条件下可以被还原为氨。因此在清洁的水体中，亚硝酸盐的含量很低。含氮有机物无机化分解最终阶段的代表产物是硝酸盐，因此当水中的氮主要以硝酸盐形式为主时，表明水中含氮有机物含量已很少，水体已达到自净。
如果水中含有较多的硝酸盐而又含其他各种含氮化合物时，表明水体的自净过程正在进行或水体正在受到硝酸盐废水的污染。同时测定体中氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等三种无机氮并结合有机氮和总氮的分析化验结果，可以分析水体受含氮化合物污染的程度和自净状况。
同样可以利用这些氮化物的分析结果，判断污水处理的效果，并指导调整脱氮工艺的运行。亚硝酸盐在胃里可与仲铵作用形成强致癌物，硝酸盐在人体内可以还原为亚硝酸盐 所以饮用硝酸盐浓度较高的水对人体健康也有危害。儿童饮用高硝酸盐含量的饮水会使血液中变性血红蛋白增加而出现中毒。
因此国家有关标准对水体中硝酸盐浓度做了规定，其中饮用水卫生标准规定最高允许浓度为20mg/L以N计，地表水质量标准GB 3838-2002规定集中式生活饮用水地表水源的硝酸盐最高允许浓度为10mg/L 以N计。
处理含硝酸盐或亚硝酸盐工业废水的常规方法是微电解填料生物反硝化脱氮。对于少量的含硝酸盐或亚硝酸盐工业废水还可以采用电渗析、反渗透、离子交换等方法。
9、氟化物
含氟产品的制造、焦炭生产、电子元件生产、电镀、玻璃，和硅酸盐生产、钢铁和铝的制造、金属加工、木材防腐及农药化肥生产等过程中，都会排放含有氟化物的工业废水。
含氟化物废水的处理方法可分为沉淀法和吸附法两大类。沉淀法适于处理氟化物含量较高的工业废水，但沉淀法处理不彻底往往需要二级处理，处理所需的化学药剂有石灰、明矾、白云石等。吸附法适于处理氟化物含量较低的工业废水或经沉淀处理处理后，氟化物浓度仍旧不能符合有关规定的废水。
10、硫化物
炼油、纺织、印染、焦炭、煤气、纸浆、制革及多种化工原料的生产过程中，都会排含有硫化物的工业废水，含有硫酸盐的废水在厌氧条件下也可以还原产生硫化物成为含有硫化物的废水。
含硫化物废水的处理方法有将硫化物转化为硫化盐进行絮凝沉淀和将硫化物转化为硫化氢汽提两类。
11、氰化物
自然水体中一般不含氰化物，如果发现水体中存在氰化氢那一定是人类活动所引起的。
水中氰化物的主要来源为工业污染。氰化物和氰氢酸是广泛应用的工业原料，采矿提炼、摄影冲印、电镀、金属表面处理、焦炉、煤气、染料、制革、塑料、合成纤维及工业气体洗涤等行业都排放含氰废水。另外石油的催化裂化和焦化过程也会排放含氰废水，其中电镀工业是排放含氰废水最多的行业。
常用的处理方法是氯氧化法、臭氧氧化法和电解氧化法。处理含氰污水时通常加入一定量的氧化剂次氯酸钠，首先使其转化为氯化氰再水解为氰酸盐，然后在碱性条件下被氧化成二氧化碳和氮在酸性条件下转变为铵盐。
12、酚
炼油、化工、炸药、树脂、焦化等行业会排放含酚废水，其中以土法炼焦排放的废水中含酚浓度最高，另外机械维修、铸造、造纸、纺织、陶瓷、煤制气等行业也放大量的含酚废水。
高含酚废水的处理方法有萃取、活性炭吸附和焚烧等。
中浓含水的处理方法有生物法、活性炭吸附法和化学氧化法等。
低浓度含酚废水也可用臭氧氧化或活性炭吸附等方法处理。
13、银
银是一种贵重金属呈银白色。常见银盐中唯一可溶的是硝酸银，这也是废水中含银的主要成分。硝酸银广泛应用于无线电、化工、机器制造、陶瓷、照相、电镀、以及油墨制造等行业，含银废水的主要来源是电镀业和照相业。
从废水中除去银的基本方法有沉淀法、离子交换法、还原取代法和电解回收法四种，吸附法、反渗透法和电渗析法也有被采用的。因为从废水回收银的经济价值较高，因此为了达到高回收率，常联合运用多种方法，比如含银较多的电镀废水可通过离子交换、蒸发或电解还原得到较完全的回收。
14、镍
微电解镍是一种银白色的金属，有很好的延展性和高度磁性。废水中的镍主要以二价离子存在，比如说硫酸镍、硝酸镍以及与许多无机和有机络合物生成的镍盐。
含镍废水的工业来源很多，其中主要是电镀业，此外采矿、冶金、机器制造、化学、仪表、石油化工、纺织等工业，以及钢铁厂、铸铁厂、汽车，和飞机制造业、印刷、墨水、陶瓷、玻璃等行业排放的废水中也含有镍。
处理含镍废水的方法有微电石灰沉淀或硫化物沉淀法、离子交换法、反渗透法、蒸发回收法等。
15、铅
纯铅呈灰白色是工业上使用最广泛的有色金属之一，常被用作为原料应用于蓄电池、电镀、颜料、橡胶、农药、燃料、涂料、铅玻璃、炸药、火柴等制造业。铅板制作工艺中排放的酸性废水铅浓度最高，电镀业倾倒电镀废液产生的废水铅浓度也很高。
处理含铅废水的常用方法有沉淀法、混凝法、吸附法、电偶铁氧化法等。
16、铬
纯铬是一种呈钢灰色的耐腐蚀金属硬度较大。随着工业的发展铬及其化合物的应用日益广泛，含铬废水的排放量随之日益增加。含铬系列缓蚀剂是循环冷却系统非常有效的药剂之一，曾经得到大规模应用。
油墨、染料及油漆颜料的制造及铬法制革、电镀、铝阳极化处理和其他金属的清洗等工业都离不开铬化合物，铬化合物还可作为木材的防火剂和阻火剂。这些工业排放的生产废水中自然会含有数量不同的铬，铬在水中以六价(CrO42-)和三价(CrO2-)离子形态存在，工业废水中主要以六价形态存在。
含铬废水的处理方法是先将六价铬还原成三价铬，再使三价铬生成氢氧化物沉淀后去除。对于高浓度含铬废水蒸发回收是一种高浓度有机废水，在技术和经济上均可行的方法，离子交换法可以将含铬废水的排放浓度降到较低的水平。
17、汞
汞又称水银，是一种银白色的液体金属具有升华性质。由于汞具有一些特殊的物理化学性质因此被广泛应用于氯碱、电子、石化、化工、冶炼、仪表、造纸、炸药、农药、纺织、印染、化肥、电器、制药、油漆、毛皮加工等工业的生产过程中。例如在化工和石油化工业中，汞被用作塑料生产及加氢、脱氢、磺化等反应的催化剂，这些工业排放的生产废水中自然会含有数量不等的汞。
处理含汞废水的常用方法有硫化物沉淀法、微电解离子交换法、吸附混凝法、还原过滤法、活性炭吸附法及微生物浓集法等。
18、有机氯
有机氯化合物包括氯代烷烃、氯代烯烃、氯代芳香烃及有机氯杀虫剂等，其中对环境影响较大的是有机氯杀虫剂和多氯联苯，主要来自农药、染料、塑料、合成橡胶、化工、化纤等工业排放的废水中。
有机氯废水主要用焚烧法处理，焚烧产物为氯化氢和二氧化碳，为回收和处理焚烧产生的氯化氢，焚烧的具体方法有焚烧-烟气碱中和法、焚烧-回收无水氯化氢法和焚烧-烟气回收盐酸法。
19、苯并芘
苯并芘，简称BaP，是多环芳烃PAH中具有代表性的强致癌稠环芳烃。自然水中BaP的来源可分为人为源和天然源两种，前者主要来自于有机物的不完全燃烧，后者主要来自自然规律的生物合成。因此，在有有机物的不完全燃烧的行业，比如说炼油、焦化、等工业废水及氨厂、机砖厂、机场等排放的废水中不同程度地存在BaP。
BaP虽然毒性较大但去除相对简单和容易，臭氧、液氯、二氧化氯的高级氧化作用和活性炭吸附、絮凝沉淀及活性污泥法处理，均能有效去除废水中的BaP。
20、镉
镉是一种灰白色的金属，自然界中主要以二价形式存在。镉电镀可以为钢、铁等提供一种抗腐蚀性的保护层，具有吸附性好，而且镀层均匀光洁等特点，因此工业上90%的镉用于电镀、颜料、塑料稳定剂、合金及电池等行业，含镉废水的来源还包括金属矿山的采选、冶炼、电解、农药、医药、油漆、合金、陶瓷与无机颜料制造、电镀、纺织印染等工业的生产过程中。
含镉废水处理方法有氢氧化物或硫化物沉淀法、吸附法、离子交换法、氧化还原法、铁氧化体法、膜分离法和生化法等，对于高浓度或经过离子交换后浓缩的含镉废水，电解及蒸发回收法也是一种切实可行的方法。
21、砷
砷呈灰色金属光泽，不溶于水，但有多种含砷化合物易溶于水。无机砷主要以亚砷酸离子和砷酸离子的形式存在于水中，在存在溶解氧的条件下，亚砷酸可以被氧化成毒性较低的砷酸盐。砷酸和砷酸盐存在于冶金、玻璃仪器、陶瓷、皮革、化工、肥料、石油炼制、合金、硫酸、皮毛、染料和农药等行业的工业废水中。
砷的常规处理方法有石灰或硫化物沉淀，或者用铁或铝的氢氧化物共沉淀，废水处理传统的絮凝过程也可以有效去除废水中的砷，另外利用活性炭或矾土的吸附以及离子交换，对废水中砷的去除也取得了不同程度上的成功。
近年来，利用生化法处理含砷废水的研究已取得了进展，实验证明活性污泥法对砷的去除极为迅速，在0.5小时内可以去除总量的80%左右，在1～2小时左右达到平衡状态，即砷与污泥短时间接触后就有大量的去除效果。不过，活性污泥对低浓度砷的去除率明显高于对高浓度砷的去除率，这也说明污泥对砷的去除能力也是有限的。
