分析水污染

分析水污染可以从几大方面进行：物理的、化学的和生物的。大多数需要搜集样本，进行专业分析测试。一些方式可以无需样本现场进行，如温度。

对水样本进行物理或化学测试有许多方法，可根据精准要求和污染物特征选用。许多污染时间与时间紧密相连，特别是雨季来临时。由此，匆忙搜集的样本常常不足以确定污染水平。在搜集这类数据时，科学家常常使用自动取样机定时取样。

生物样本测验要从水体搜集动植物资料。根据测试种类要求，生物体可能会在测量后放回水体，或通过生物检定法进行解剖来确定毒性。

物理测试

常见的物理测试有温度、固体浓度（如总悬浮固体）和浊度。

化学测试

水样本也会用到分析化学来检验。许多现成的测试方式可以用于检验有机和无机化合物。常用的方式包括检验pH值、生化需氧量、化学需氧量、营养素（硝酸盐和磷化合物）、金属（包括铜、锌、镉、铅和汞）、油、总石油烃含量和农药等。

生物测试

生物测试包括利用动植物和微生物作为指标来监控水域生态系统健康。这些生物的功能、数量和状况可以揭示生态系统和环境的现状。例如，桡脚类和其它小型水生甲壳亚门可以作为生态指标。观察这些生物的变化（如生化、生理或行为）可以反映出它们所处的生态系统中的问题。

废水品质指标

在自然的水路或是工业废水中任何可氧化的材料都可以被生化（如细菌）或是化学的方式所氧化。这样会导致水中的含氧量降低。基本上，生化氧化作用的反应式可写作：

可氧化的材料 +细菌 + 营养素 + O2 → CO2 + H2O +已氧化的无机物如NO3或SO4

为了还原像硫化物和亚硝酸盐等化学物质而造成的氧消耗量可以由下列表示：

S-- + 2 O2 → SO4--

NO2− + ½ O2 → NO3−

因为所有自然水路都包含细菌跟营养素，所以几乎任何引入这样的水路的废化合物都会产生如同上面所述的生化反应。这些生化反应创造了一个可以在实验室中量测的生化需氧量（BOD）。

被引入自然水路中的可氧化之化学物质（如还原物）也会同样的产生如同上面所述的化学反应。这些化学反应创造了一个可以在实验室中量测的化学需氧量（COD）。

生化需氧量与化学需氧量两种测试都是废水污染物的相对缺氧作用的量测。此二者皆广泛应用在污染作用的量测上。生化需氧量测试用来量测可生物降解的污染物需氧量，而化学需氧量测试则是用来量测可生物降解的污染物需氧量加上不可生物降解却可氧化的污染物需氧量之总需氧量。

所谓的“五日生化需氧量”（5-day BOD，BOD5）是用来量测五天的期间内废水污染物的生化氧化作用的总耗氧量。当生化反应完全进行完成之后的耗氧总量称为“最终生化需氧量”。最终生化需氧量的量测太过于旷日费时，故五日生化需氧量几乎已经是普遍性地应用在量测相对污染作用上。

也有许多的化学需氧量测试。或许，最常用的就是“四小时化学需氧量”。

值得一提的是，在五日生化需氧量与最终生化需氧量之间，没有普遍化的相互关系。同样的，在生化需氧量与化学需氧量之间，没有普遍化的相互关系。在特定废水水流中，特定的废水污染物是有可能发展出上述的相互关系，但是这样的相互关系不能够推广到任何其他的废水污染物或是其他任何的废水水流中。

污水排放

在一些都会区，污水与街上的径流被分别用卫生下水道及雨水下水道载运。沙井是典型进入这两种下水道的进出口。在高降雨量的时期，可能会发生下水道溢流（简称SSO）的现象，造成潜在的公共卫生与生态上的伤害。

污水可以在未经处理或是仅少量处理的情形下，直接流进主要的流域之中。在没有处理的情形下，污水会对环境的品质与人类的健康产生重大的影响。病原体会导致各种各样的病症。一些化学物质即使在低浓度的情形下也会具有风险，而且在长时间下因为动物体或是人体的生物累积，它们会持续保持威胁性。

水质污染的治理

在清理废水上，根据类型和污秽的程度，有许多方法可以使用。大多数的废水可以在工业规模的废水处理场中处理，其中会使用包括物理式、化学式还有生物式的处理程序。然而，化粪池与其他污水就地处理设施（OSSF）普遍在乡下地区被广为使用，这其中包括了美国四分之一以上的家庭。最重要的好氧性处理系统是活性污泥法，这个方法必须维持并再循环可以减少废水中有机物的微生物总量。厌氧性的处理方法广泛的被应用在工业废水与生物污泥的处理上。一些废水可以高度净化过后而回收成为中水。生态学取向的废水处理方式，像是使用芦苇床处理系统（RBTS）的人工湿地是可能可以采取的方式。现代的处理系统包括由首先是微孔滤膜法（或是Micro filtration，MF）或合成透析膜（synthetic membranes）过滤的三重处理过程。经过滤膜过滤后，处理过的水和从自然水源得到的水，在饮用的水质上无法分辨。可以透过微生物的脱硝作用来移除废水中的硝酸盐，通常会加入小量的甲醇来防止细菌以废水当作碳的来源而滋生。臭氧废水处理（Ozone Waste Water Treatment）也逐渐开始流行，这样的系统需要臭氧产生机（Ozone Generator），利用臭氧气泡过滤通过水槽来净化废水。

来自于工业工厂的废水处理是个困难而且昂贵的问题。大多数的石油炼制厂与石化厂有就地的处理设施去处理它们的废水，故处理后废水在排放到民用的废水处理场或是河流、湖泊或海洋之前，水中污染物浓度必须符合当地或/和国家的合法标准。

工业废水处理

一些工业设施产生的废水类似常见的生活污水，可以通过市政设施处理。另一些工厂产生的废水中常见污染物含量很高（如油腻），或含毒（如重金属、挥发性有机化合物）及其它不常见污染物（如氨），则需要特殊系统处理。有些工厂安装预处理系统来除去有毒成分，尔后将部分处理过的废水排入市政系统。产生大量废水的工厂通常由自己的处理系统。还有一些工厂重新设计生产工艺，减少或消除污染物，即污染预防。

发电厂和制造厂产生的热水可以如下控制：

• 冷却池：人造水体，通过蒸发、对流和辐射来降温。
• 冷却塔：通过蒸发或传热将废热送入大气层。
• 热电联产：将废热回收，用于居家和工业供暖。
• 农业废水处理

非点源废水控制

美国最大的农业污染来自农田冲刷出来的沉积物（土壤松动）。农民可以利用侵蚀控制来减少径流，保持土壤。常用的技术包括等高耕作、护盖农作物、轮作、种植多年生植物、设立溪流缓冲区。

农田上用的常见营养物（如氮和磷）来自于商用肥料、动物有机肥或市政工业废水及淤泥。营养物可以从残余农作物、灌溉流水、野生动物大气沉降进入径流。农民可以进行养分管理来减少滥用肥料及可能的富营养污染。

为减少害虫影响，农民可以使用病虫害综合治理技术（包括生物防治）来控制害虫、减少化学杀虫剂依赖、保护水质。

点源废水处理

大型牲畜和畜禽农场，如工业化农场，即“集中型动物饲养经营”或“饲养场”在美国受到越来越多的政府监管。畜禽粪便在密闭的厌氧塘里处理，尔后撒入操场。人工湿地有时被用于处理动物废弃物。一些畜禽粪便和秸秆、堆肥一起混合后高温处理，生成无菌松脆的肥料，改良土壤。

建筑工地控制

通过安装如下设施管理建筑工地泥沙：

• 侵蚀控制：如覆盖物或喷草
• 泥沙控制：如沉砂池或拦砂网

排放有毒化学物如轮机燃料和分散混凝土预防如下：

• 防泄漏和控制计划及
• 特殊设计的容器（如混凝土）和结构，如溢出控制和转移护道
• 城市径流控制

城市径流有效控制方式包括减少雨水流速流量及减少污染物排放。地方政府利用各种雨水管理技术来减少城市径流影响。这些技术在美国叫做最佳管理措施，专注于控制水量及水质。

污染物预防措施包括低影响开发技术、安装绿化屋顶、优化应用化学品（如管理轮机燃油、化肥和农药）。径流缓和系统包括渗滤池、生态调节池、建设湿地、调整池等类似设施。

城市径流的热污染可以通过雨水管理系统得以控制，系统吸收径流或将其注入地下水、如生态调节系统和渗滤池。由于在注入溪流前雨水会被阳光加热，渗滤池在调节温度上效果相对欠佳。

回收再用

经过处理过的废水可利用回收作为饮用水，如新加坡；或是作为工业上的使用，如冷却塔；或是用来作地下水补注；或是用在农业上，像以色列70%的农业灌溉都是用高度净化的废水；或是如佛罗里达的沼泽地那样，利用处理过的废水来进行自然生态系的修复重建工作。

污水处理设备