污水處理的水質指標通常可分為三類：物理性指標、化學性指標以及生物性指標。
物理性指標：
①固體物質(TS)——固體物質主要是指在一定溫度下將水樣蒸發至干時的固體物質殘余總量，也稱蒸發殘余物。水中固體按溶解性可分為懸浮性固體(SS) 和溶解性固體(DS)。懸浮固體也被稱作“總不可濾殘渣”，在水質分析中，將水樣經0.45μm濾膜過濾，凡不能通過濾器的固體顆粒物即為懸浮固體。溶解固體也稱作“總可濾殘渣”，是指溶于水的各種無機物質和有機物質的總和。在水質分析中，對水樣進行過濾操作，濾液在103-105℃溫度下蒸干后所得到的固體物質即為溶解性固體。
②渾濁度——主要是指水中含有泥砂、纖維、有機物、浮游生物等會呈現渾濁的現象。所謂渾濁度是指水中的不溶物質對光線透過時所產生的阻礙程度。在水質分析中規定，1L水中含有1gSiO2所構成的濁度為一個標準濁度單位，簡稱1度。濁度采用NTU單位水體的渾濁的程度通常可用渾濁度的大小來表示。
③顏色——水的顏色有表色之分和真色。表色是指由溶解物質、膠體物質和懸浮物質共同引起的顏色。真色是由于水中所含溶解物質或膠體物質所致，即除去水中懸浮物質后所呈現的顏色。異常顏色的出現是水體受污染的一個標志。水的物理性水質指標還有嗅味、溫度、電導率等。
①化學需氧量(COD)——化學需氧量既在一定條件下，用強氧化劑氧化污水中的有機物質所消耗的氧量。常用的氧化劑有*(KMnO4)和重鉻酸鉀(K2CrO7)。我國規定的污水檢驗標準采用重鉻酸鉀作為氧化劑，記作CODCr，單位為(mg/L)。由于K2CrO7氧化能力很強，能使污水中的85%~95%以上的有機物被氧化。
CODCr的測定較簡便、迅速，測定時間只需2h，用來指導生產較為方便，而且不受水質限制。但也有其缺點:由于污水中的還原性無機物也能消耗氧量，故CODCr值不能準確表示可被微生物氧化的有機物量。
②生化需氧量(BOD)——由于污水中有機物種類繁多，現有技術難以分別測定各類有機物的含量(一般情況下也沒有必要)。但污水中大多數有機污染物在微生物作用下氧化分解時皆需要氧，且有機物的數量同耗氧量的大小成正比。故生化需氧量成為廣泛使用的污水水質指標。生化需氧量是指在溫度、時間都一定的條件下，由于微生物的作用，水中能分解的有機物*氧化分解時所消耗的溶解氧量，其單位為mg/L。污水中有機物的分解過程一般可分為兩個階段。階段為碳化階段，即有機物中的碳被氧化為二氧化碳，有機物中的氮被轉化為氨的過程。碳化階段消耗的氧量稱為碳化需氧量。第二階段為硝化階段，即氮在硝化細菌的作用下被氧化為亞硝酸根和硝酸根的過程。硝化階段消耗的氧量稱為硝化需氧量。
微生物分解有機物的速率與溫度和時間有密切關系。為了使測定的BOD值具有可比性，國家*編制的《環境監測技術規范》中規定，將污水在20℃溫度下培養5天，作為生化需氧量測定的標準條件。在此條件下測量所得結果即為5日生化需氧量，記作BOD5。如果測定的時間是20天，則結果稱為20日生化需氧量，記作BOD20。
BOD值作為主要的有機物濃度指標，基本上反映了能被微生物氧化分解的有機物的量。但也存在某些條件下測定誤差難以控制、反饋信息較慢等缺陷。
一般來說，對一定的污水而言，COD>BOD20>BOD5, BOD,COD之間的差值大致反映了不能被生物降解的有機物含量。
③總有機碳(TOC)——總有機碳是指污水中所有有機物的含碳量。在TOC測定儀中，當樣品在950℃條件下燃燒時，樣品中所有的有機碳和無機碳生成CO2，此即為總碳(TC)。當樣品在150℃條件下燃燒時，只有有機碳轉化為CO2,剩余的即為總無機碳TIC。總碳與無機碳之差即為總有機碳TOC，即:TOC=TC-TIC
TOC值近似地代表水樣中全部有機物被氧化時耗去的氧量，COD值與TOC值的換算系數為2.67，即1gTOC=2. 67gCOD。
④pH值——pH值是指水中氫離子濃度的大小，即pH值=-1g[H+]。
⑤有機氮——有機氮是水中蛋白質、氨基酸、尿素等含氮有機物總量的一個水質指標。若使有機氮在有氧條件下進行生物氧化，可逐步分解為NH3、NH4+、NO2- 、NO3-等形態，NH3和NH4+才稱為氨氮，NO2-稱為亞硝酸鹽氮，NO3-稱為硝酸鹽氮。有機氮與氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮的總和則稱為總氮(TN).
⑥有毒物質指標。指水中的有毒物質主要是包括、汞、砷化物、鎘、鉻、鉛、酚等，它們的含量均作為單獨的水質指標。
生物指標主要有細菌總數、大腸菌群數等。細菌總數是指lm中所含的各種細菌的總數;大腸菌群數是指每1L水中的大腸菌群個數。
