病原微生物的去除

废水中的病原微生物进入土壤，便面临竞争环境，例如遇到由其他微生物产生的抗生物质和较大微生物的捕食等。在表层土壤中竞争尤其剧烈，这里氧气充足，需氧微生物活跃，在其氧化降解过程中要捕食病原菌、病毒。一般地说，病原菌和病毒在肥沃土壤中以及在干燥和富氧的条件下，比在贫瘠土壤中以及在潮湿和缺氧的条件下，生存期短，残留率小。废水经过一米至几米厚的土壤过滤，其中的细菌和病毒几乎可以全部去除掉,仅在地表上层1厘米的土壤中微生物的去除率就高达92~97%。

BOD的去除

废水中的BOD(生化需氧量)大部分是在10~15厘米厚的表层土中去除的。BOD、COD(化学需氧量)和 TOC(总有机碳)的物理(过滤)去除率为30~40%。废水中的大多数有机物都能被土壤中的需氧微生物氧化降解，但所需的时间相差很大，从几分钟(如葡萄糖)到数百年(如称为腐殖土的络合聚结体)。废水中的单糖、淀粉、半纤维、纤维、蛋白质等有机物在土壤中分解较快，而木质素、蜡、单宁、角质和脂肪等有机物则分解缓慢。如果水力负荷或 BOD负荷超过了土壤的处理能力，这些难分解的有机化合物便会积累下来，使土壤孔隙堵塞，发生厌氧过程。如发生这种情况，应减少灌溉负荷，使土壤表层恢复富氧的状况，逐渐将积累的污泥和多糖氧化降解掉。在厌氧过程中形成的硫化亚铁沉淀，也会被氧化成溶解性的硫酸铁，从而使堵塞得到消除。

磷和氮的去除

在废水中以正磷酸盐形式存在的磷，通过同土壤中的钙、铝、铁等离子发生沉淀反应，被铁、铝氧化物吸附和农作物吸收而有效地除去。因此废水土地处理系统的地下水或地下排水系统的水中含磷浓度一般为 0.01~0.1毫克/升。磷在酸性条件下生成磷酸铝和磷酸铁沉淀，而在碱性条件下则主要生成磷酸钙或羟基磷灰石沉淀。除了纯砂土以外，大多数土壤中的磷在0.3~0.6米厚的上层便几乎被全部除去。

废水中的氮在土地上有四种形式:有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。亚硝酸盐氮在氧气存在的条件下易被氧化为硝酸盐氮。土地上的氮不管呈何种形态，如不挥发，最后都会矿化为硝酸盐氮。硝酸盐氮可通过作物的根部吸收和反硝化(脱硝)作用去除，在深入到根区以下的土层中，由于缺氧条件，部分硝态氮(10~80%)发生脱硝反应;最后总有一部分硝态氮进入地下水中。

有机毒物的去除

二级处理出水中含的微量有机毒物，如卤代烃类、多氯联苯、酚化物以及有机氯、有机磷和有机汞农药等。它们的浓度一般远低于 1毫克/升，在土壤中通过土壤胶体吸附,植物摄取，微生物降解,化学破坏挥发等途径而被有效地去除。

微量金属的去除

一般认为粘土矿、铁、铝和锰的水合氧化物这四种土壤组分以及有机物和生物是控制土壤溶液中微量金属的重要因素。它们去除微量金属的方式有:①层状硅酸盐以表面吸附或以形成表面络合离子穿入晶格和离子交换等方式吸附;②不溶性铁、铝和锰的水合氧化物对金属离子的吸附;③有机物如腐植酸对镉、汞等重金属的吸附;④形成金属氧化物或氢氧化物沉淀;⑤植物的摄取和固定。微量重金属的去除以吸附作用为主;常量重金属的去除往往以沉淀作用为主。

在废水所含的金属中，镉、锌、镍和铜在作物中的浓缩系数最高，因而对作物以及通过食物链对动物和人的危害也最大。

处理效率 土地处理系统处理效率取决于废水负荷、土壤、作物、气候，以及运行状况等许多因素。根据土地处理系统的实际运行经验，设计和运行良好的各种处理方式的效率估计如表。