Tính chất tổ hợp tương hỗ trên cơ sở tương tác của các thành phần tham gia trong một hệ thống xử lý nước thải là yếu tố quan trọng nhất đưa tới hoạt động hiệu quả của một hệ thống xử lý nước thải. Mục đích của một quá trình xử lý nước thải là nhằm chuyển hóa các thành phần độc hại thành dạng không hay ít độc hơn hoặc cách ly chúng ra khỏi môi trường nhận nước thải. Thành phần ô nhiễm trong nước thải rất đa dạng, khó có thể định danh từng đơn chất tạo thành đặc trưng và mức độ ô nhiễm của từng dòng thải, tuy vậy có thể phân loại chúng theo tiêu chí tác động tiêu cực tới môi trường nhận nước. Theo tiêu chí trên thì các thành phần ô nhiễm được phân vào các nhóm: dạng không tan, thành phần hữu cơ dễ sinh hủy, thành phần dinh dưỡng, kim loại nặng và thành phần vô cơ độc hại, thành phần hữu cơ bền trong môi trường tự nhiên và vi sinh vật gây bệnh.