Atıksularda bulunan başlıca organik bileşikler proteinler, karbonhidratlar, yağlar, petrol
artıkları ve üredir. Bunların yanında deterjanlar (sürfaktanlar), fenoller ve zirai ilaçlar
(pestisitler) gibi çeşitli sentetik organik maddeler de atıksuların bünyesinde yer almaktadır. Orta
kirlilikte bir atıksuda, askıda katı maddelerin yaklaşık %75’i ve filtre edilebilen katı maddelerin
yaklaşık %40’ı organik karakterdedir
Atıksular organik maddeler içerdiğinden, bunların konsantrasyonları, yani 1 L sudaki
miktarları, kirlilik derecesinin ölçüsü olarak kabul edilir. Fakat atıksuların bileşimleri çok
değişiktir ve içindeki maddeleri bir formülle ifade etmek mümkün değildir. Ayrıca bu maddeler
arıtma tesisinde bozunmaya uğradıklarından, bu etkinin de dikkate alınması gerekir. Bu yüzden
bu maddeleri konsantrasyonları ile ifade etme yoluna gidilmiştir.
Organik maddenin ölçüsü olarak, biyokimyasal oksidasyon (karbonlu maddelerin oksitlenmesi)
sırasında harcanan oksijen miktarı esas alınabilir ve bu değer de BOİ olarak adlandırılır.
Biyokimyasal oksidasyon, su içinde bir yanma olayı olup, bu esnada suda çözünmüş (erimiş)
oksijen kullanılır. Ne kadar fazla oksijen sarf edilirse, sudaki organik madde miktarı da o kadar
fazla demektir. Organik madde ihtiva eden suların oksijen ihtiyacı BOİ, karbonlu maddelerin,
tamamen CO2 ’ye dönüşmesine kadar artar. Teorik olarak sonsuz, pratik olarak yaklaşık 10 gün
kadar bir müddet sonunda, bütün karbonlu maddeler ayrışır. Bu esnada sarf edilen oksijene,
birinci kademe nihai biyokimyasal oksijen ihtiyacı denir ve BOİu ile gösterilir. Evsel atıksular
için BOİ5 ile BOİu arasında
Kimyasal olarak oksitlenebilen organik maddelerin oksijen ihtiyacı KOİ ile ifade edilir. KOİ asit ortamda kuvvetli bir kimyasal oksitleyici (potasyum dikromat gibi) vasıtasıyla ölçülür. Kimyasal olarak oksitlenebilecek bileşikler, biyolojik olarak oksitlenebileceklerden daha fazla olduğundan, kimyasal oksijen ihtiyacı biyokimyasal oksijen ihtiyacından daha büyüktür. Arıtılmamış atıksular için BOİ5/KOİ = 0,4-0,8 (ortalama 0,65) alınabilir.