On cite souvent des statistiques selon lesquelles les eaux usées sont théoriquement composées de 99 % d’eau et de 1 % de matières en suspension, colloïdales et dissoutes. Bien que la composition exacte des eaux usées varie naturellement entre différentes sources et au fil du temps, l’eau demeure de loin son constituant principal. Différentes sources d’eaux usées peuvent présenter d’autres types de composants à des concentrations variables. Les eaux usées domestiques et municipales sont susceptibles de contenir des charges bactériennes élevées, bien que la plupart des bactéries présentes dans les matières fécales humaines ne soient pas pathogènes en soi. Toutefois, lorsqu’une infection se produit, un grand nombre de microorganismes pathogènes (tels que les bactéries, les virus, les protozoaires et les helminthes) sont répandus dans l’environnement par les matières fécales. Pour réduire le fardeau des maladies, l’élimination des agents pathogènes est souvent le principal objectif des systèmes de traitement des eaux usées. Les eaux usées issues d’activités industrielles et minières ainsi que de la gestion des déchets solides (par exemple le lessivat des sites de décharge), peuvent également contenir des composés organiques toxiques tels que les hydrocarbures, les biphényles polychlorés (BPC), les polluants organiques persistants (POP), les composés organiques volatils (COV) et les solvants chlorés. De très petites quantités de certains composés organiques peuvent contaminer d’importantes quantités d’eau. Un litre d’essence, par exemple, est suffisant pour contaminer un million de litres d’eau souterraine (Gouvernement du Canada, s.d.). Les « polluants émergents » peuvent être définis comme « tout produit chimique naturel ou synthétique ou tout microorganisme qui n’est pas couramment surveillé dans l’environnement, mais a le potentiel de pénétrer dans l’environnement et d’entraîner des effets écologiques et (ou) des effets sur la santé humaine ». Les principales catégories de polluants émergents présentes dans les eaux usées sont les produits pharmaceutiques (par exemple les antibiotiques, les antalgiques, les anti-inflammatoires, les médicaments utilisés en psychiatrie, etc.), les stéroïdes et hormones (par exemple les médicaments contraceptifs), les produits de soins personnels (par exemple les parfums, les agents de protection solaire, les insectifuges, les microbilles et les antiseptiques), les pesticides et herbicides, les surfactants et leurs métabolites, les retardateurs de flamme, les additifs industriels et produits chimiques, les microbilles et plastifiants et les additifs de l’essence. Les polluants émergents sont rarement contrôlés ou surveillés et des recherches plus poussées sont nécessaires pour évaluer leur impact sur la santé humaine et l’environnement. Il est possible de réduire ou d’atténuer l’utilisation et le rejet de certains types de polluants émergents au moyen de la règlementation gouvernementale et de l’engagement du secteur privé.