Em algumas situações, o tratamento secundário não é eficiente, mesmo com o processo de desinfecção. A maior preocupação é com as concentrações de nitrogênio e fósforo, que podem causar problemas na natureza se o efluente for descarregado em um corpo de água parada. Além disso, se a água a jusante for utilizada para recreação, precisaremos de um tratamento de alto nível, principalmente para a remoção de sólidos e microrganismos patogênicos. Podemos afirmar que:

I - Para a remoção de nitrogênio, temos que transformar todo o nitrogênio em nitrogênio molecular, que é um gás inerte.
II - O fósforo é um elemento químico que pode ser removido por precipitação química ou por processos biológicos.
III - A remoção de sólidos e microrganismos patogênicos pode ser realizada por processos físicos, químicos e biológicos.
IV - O tratamento de alto nível para a remoção de sólidos e microrganismos patogênicos é chamado de tratamento terciário.