虽然二级处理加上消毒工艺可去除85%以上的BOD5和悬浮固体以及几乎所有的致病菌,但对氮、磷、溶解性COD、重金属等污染物的去除较少。在许多情况下，这些污染物可能更令人关心。无法在二级处理中去除的污染物可以通过三级废水处理或高级废水处理过程去除。这些工艺除了可以解决不易处理的污染问题外，还可改善出水水质，以满足许多回用的目的，将废水转变为可再利用的资源。
4.9.1 过滤
二级处理工艺，如活性污泥法，可有效地去除生物可降解的胶体性和溶解性有机物，但是经过处理的出水，其BOD5值会高于理论计算值。典型的BOD5值约为20~50mg/L。这主要是由于二沉池无法有效地将生物处理所产生的微生物完全沉淀去除。这些微生物细胞死亡后分解需消耗氧从而产生悬浮固体与BOD5。
利用与水处理厂相似的过滤工艺可以去除残留的悬浮固体，包括未被沉淀的微生物。去除微生物也可降低残留的BOD5。应用于水处理厂的传统砂滤池通常会很快地被堵塞，因此经常需要反冲洗。
