城市污水是的主要組成是各種生活污水、工業廢水和城市降雨徑流的混合水。城市污水中90%以上是水，其余是固體物質。除含有較高的有機物，以及氮、磷、等無機物，還含有病原微生物和較多的懸浮物及重金屬等。
水中普遍含有以下各種污染物：
1、懸浮物：一般為200～500毫克/升，有時候可超過1000毫克/升。其中無機和膠體顆粒容易吸附有機毒物、重金屬、農藥、病原菌等，形成危害大的復合污染物。懸浮物可經過混凝、沉淀、過濾等方法與水分離，形成污泥而去除。
2、病原體：包括病菌、寄生蟲、病毒三類。常見的病菌是腸道傳染病菌，每升污水可達幾百萬個，可傳播霍亂、傷寒、腸胃炎、嬰兒腹瀉、痢疾等疾病。常見的寄生蟲有阿米巴、麥地那絲蟲、蛔蟲、鞭蟲、血吸蟲、肝吸蟲等，可造成各種寄生蟲病。病毒種類很多，僅人糞尿中就有百余種，常見的是腸道病毒、腺病毒、呼吸道病毒、傳染性肝炎病毒等。每升生活污水中病毒可達50萬到7000萬個。
3、需氧有機物：包括碳水化合物、蛋白質、油脂、氨基酸、脂肪酸、酯類等。其濃度常用五日生化需氧量(BOD5)來表示。也可用總需氧量(TOD)、總有機碳(TOC)、化學需氧量(COD)等指標結合起來評價。潤德凈化常用BOD5與COD的比例來反映污水的可生化降解性，用微生物呼吸氧量隨時間變化曲線來反映生化降解的快慢，據此選擇處理方案(見圖)。城市污水BOD5一般為每升300～500毫克，造紙、食品、纖維等工業廢水可高達每升數千毫克。
4、植物營養素：生活污水、食品工業廢水、城市地面徑流污水中都含有植物的營養物質──氮和磷。城市污水中磷的含量原先每人每年不到1千克,近年來由于大量使用含磷洗滌劑，含量顯著增加。來自洗滌劑的磷占生活污水中磷含量的30～75%，占地面徑流污水中磷含量的17%左右。氮素的主要來源是食品、化肥、焦化等工業的廢水，以及城市地面徑流和糞便。硝酸鹽、亞硝酸鹽、銨鹽、磷酸鹽和一些有機磷化合物都是植物營養素，能造成地面水體富營養化、海水赤潮和地下肥水。硝酸鹽含量過高的飲水有一定的毒性，能在腸胃中還原成亞硝酸鹽而引起腸原性青紫癥。亞硝酸鹽在人體內與仲胺合成亞硝胺類物質可能有致畸作用、致癌作用。城市污水中除含以上四類普遍存在的污染物外，隨污染源的不同還可能含有多種無機污染物和有機污染物，如氟、砷、重金屬、酚、氰、有機氯農藥、多氯聯苯、多環芳烴等。