有机物进入水体后，将在微生物的作用下进行氧化分解，使水中的溶解氧逐渐减少。当氧化作用进行的太快、而水体不能及时从大气中吸收足够的氧来补充消耗的氧时，水中的溶解氧可能降得很低(如低于3~4mg/L)，进而影响水中生物正常生长的需要。当水中的溶解氧耗尽后，有机物开始厌氧消化，发生臭气，影响环境卫生。
由于污水中所含的有机物往往是多种组分的极其复杂的混合体，因而难以一一分别测定各种组分的定量数值。实际上常用一些综合指标，间接表征水中有机物含量的多少。表示水中有机物含量的综合指标有两类，一类是以与水中有机物量相当的需氧量(O2)表示的指标，如生化需氧量BOD、化学需氧量COD和总需氧量TOD等;另一类是以碳(C)表示的指标，如总有机碳TOC。对于同一种污水来讲，这几种指标的数值一般是不同的，按数值大小的排列顺序为TOD>CODCr>BOD5>TOC
过高的生化需氧量
生化需氧量全称为生物化学需氧量，英文是Biochemical Oxygen Demand，简写为BOD，它表示在温度为20℃和有氧的条件下，由于好氧微生物分解水中有机物的生物化学氧化过程中消耗的溶解氧量，也就是水中可生物降解有机物稳定化所需要的氧量，单位为mg/L。BOD不仅包括水中好氧微生物的增长繁殖或呼吸作用所消耗的氧量，还包括了硫化物、亚铁等还原性无机物所耗用的氧量，但这一部分的所占比例通常很小。因此，BOD值越大，说明水中的有机物含量越多。
当可溶性有机物被细菌消耗时，被转化为二氧化碳和生物絮凝物，然后从流出物中沉降。降低流出物的有机物含量和改善BOD水平，所提到的过程是一种控制BOD的流行方法，通过促进“食物”和有机物质的正确平衡来实现。这可以通过适当的曝气方法来实现，其中空气被引入流出物中以增加这种生物氧化的速率，这反过来又增加了可沉降固体的水平，然后可以通过以下方法从流出物中除去。过滤或澄清。
过多的总悬浮和溶解固体
根据废水中的TSS和TDS水平以及排放标准级别的不同，实施方法将有所不同。常用的减少TSS的处理方法：凝结、絮凝、沉降、砂或碳过滤。
TDS的减少是一项更复杂的工艺。如果污染物是金属基的，比如钙，镁或铁，则可以添加澄清过程中的简单化学添加剂以减少这些污染物。如果是钠，氯或其他高度可溶的离子，则可能需要除盐工艺或蒸发工艺。
更多的硝酸盐和磷酸盐
当没有从废水中去除大量的硝酸盐或磷酸盐，并且这些营养物质被排放到当地环境中，它们会增加BOD从而导致广泛的杂草生长，藻类和浮游植物、导致水体脱氧，杀死生物体并可能导致缺氧。他们可以通过各种方式进入废水流，包括人类和食物垃圾，洗涤剂和杀虫剂。
如果污水处理系统不符合硝酸盐和磷酸盐排放水平，以下方法可能有用：
硝酸盐去除：硝酸盐可通过多种方法去除，包括离子交换，反渗透或常规生物处理和反硝化。
磷酸盐去除：从废水流中去除磷酸盐的有效方法通常是凝结/化学沉淀，这取决于存在的磷酸盐类型。
废水含有油和油脂
油和油脂是“疏水的”，它们倾向于从水中排斥并粘附在没有水的表面上。废水中的大量油脂会堵塞下水道和排水管，损害人体健康和杀死水生生物外。油脂通常还会作为食品生产的副产品引入废水中，这些污染物受到严格管制，不得与污水一起排放。
含有油脂的废水需要使用气浮机（DAF）进行处理。该装置通过压力将空气溶解在水中来除去油。当气泡漂浮到表面时，它们附着在油和油脂上，因此可以从表面顶部撇去。成功去除油和油脂的另一种方法包括某些类型的过滤器，例比如超滤或活性炭。
