Segons les classificacions estàndard-de la indústria, les aigües residuals es divideixen en tres categories principals: físiques, químiques i biològiques. Les aigües residuals químiques sovint contenen un gran nombre de contaminants tòxics característics.
I. Contaminants físics
1. Sòlids en suspensió (SS): el llim, els col·loides, els fragments de fang i les partícules floculentes fines són les principals fonts de fang flotant i terbolesa en tancs aeròbics.
2. Substàncies olioses: oli flotant, oli emulsionat i oli dissolt; es troba freqüentment en aigües residuals de productes químics, de mecanitzat i de refinació de petroli. Aquestes substàncies recobreixen els fangs, fent-los surar i alterar els flocs bacterians.
3. Contaminació tèrmica: les aigües residuals a altes-temperaturas redueixen l'oxigen dissolt, acceleren la mort microbiana i danya el sistema biològic.
4. Color: Els colors dels colorants, els complexos de metalls pesants i les substàncies húmiques són majoritàriament cromòfors persistents.
II. Contaminants químics
1. L'oxigen-esgota la matèria orgànica
COD: Demanda química d'oxigen, inclou tota la matèria orgànica oxidable + una part de matèria inorgànica reductora;
DBO₅: Demanda bioquímica d'oxigen durant cinc dies, matèria orgànica que pot ser degradada pels microorganismes;
Exemples: sucres, àcids orgànics, alcohols, midó i matèria orgànica dels residus domèstics i de cuina.
Dany: Esgota el DO a l'aigua, provocant deficiència d'oxigen, ennegriment i olor desagradable.
2. Nutrients de nitrogen i fòsfor
Nitrogen: nitrogen d'amoníac (NH₃-N), nitrogen de nitrit (NO₂⁻-N), nitrogen de nitrat (NO₃⁻-N), nitrogen total (TN)
Fòsfor: ortofosfat, fòsfor total (TP)
Dany: creixement incontrolat d'algues, floració d'algues-blaves i verds i la causa dels fangs de desnitrificació a l'estany aeròbic anterior.
3. Contaminants inorgànics tòxics
1. Metalls pesants: mercuri, cadmi, crom, plom, arsènic, coure, níquel, zinc, etc., que es troben principalment en aigües residuals químiques, galvanitzadores i metal·lúrgiques. Aquests són difícils de degradar per als microorganismes, s'acumulen fàcilment i són biotòxics.
2. Contaminants àcids i àlcalis: els àcids i bases forts alteren els valors de pH i inhibeixen l'activitat dels bacteris biològics.
3. Sals inorgàniques: ions de clorur, sulfats, sals de sodi, etc. Les aigües residuals d'alta-salinitat poden provocar un desequilibri de pressió osmòtica en els fangs i la mort microbiana; els sulfats també poden generar de manera anaeròbica sulfur d'hidrogen, un gas tòxic-desagradable.
4. Contaminants orgànics tòxics
Substàncies majoritàriament recalcitrants, persistents, cancerígenes i teratogèniques:
Compostos de benzè, fenols, hidrocarburs halogenats, aldehids, cetones i altres dissolvents orgànics;
Plaguicides, antibiòtics, colorants intermedis, hidrocarburs aromàtics policíclics, tensioactius;
Característiques: Baixa eficiència de la degradació bioquímica aeròbica ordinària; altament tòxic per als fangs activats, provocant fangs flotants, desintegració de fangs i efluents que superen els estàndards.
III. Contaminants biològics
1. Bacteris, patògens, virus i ous de paràsits: es troben habitualment en aigües residuals domèstiques i escorxadors/aigües residuals mèdiques;
2. Restes d'algues i plàncton: moren en gran nombre després que les masses d'aigua esdevinguin eutròfiques, augmentant els sòlids en suspensió (SS) i el diòxid de carboni (DQO).