廢水處理的目的是去除排放后可能危害水環境的污染物。從傳統上講,廢水處理的關鍵點在於對消耗接納水體溶解氧(DO)的污染物的去除,因為水中DO濃度的減少會危及水生生物。這些需氧污染物是水體中微生物的食物，在新陳 代謝過程中需要利用水中的氧氣。並且與高等水生生物相比，微生物能夠在比較低的溶解氧濃度下生存。
多數需氧污染物是有機化合物,而氨是--種重要的無機化合物。因此,早期的廢水處理系統被設計成為去除有 機物質的系統,有時包括將氨態氮氧化為硝態氮。當今建立的許多工藝仍然如此。隨著工業化持續發展和人口增長，人們認識到另-個問題,即富營養化問題。富營養化是指水體中植物和藻類過度生長,使湖泊和河口加速老化的現象。這是由於氮和磷等營養物排人水體引起的。
因此,工程師們開始注重設計有 效的、成本低廉的廢水處理系統來去除這類污染物。過去20年中的許多研究都注重這類處理方法。直到最近,人們才開始重視有毒有機化學物質的排放問題。這些有毒物質中有許多是有機物,去除需氧物質的工藝方法也能夠去除有毒有機物。因此,目前許多研究都轉向有毒有機物在處理系統中的歸宿和對處理系統產生的影響。
