Algunos cationes son de gran importancia de cara al tratamiento y evacuación de aguas residuales. Muchos de dichos compuestos están clasificados como contaminantes prioritarios.
El cobre, el plomo, la plata, el cromo, el arsénico y el boro son tóxicos en mayor o menor grado para los microorganismos, razón por la cual deben ser considerados en el proyecto de plantas de tratamiento biológico.
El funcionamiento de muchas de ellas se ha visto alterado por la presencias de estos iones, hasta el extremo de provocar la muerte de los microorganismos, obligando a detener el tratamiento. Por ejemplo, en los digestores de lodos el cobre es tóxico a concentraciones de 100 mg/l, el níquel y el cromo lo son al alcanzar valores de 500 mg/l y el sodio también lo es a concentraciones elevadas.
El potasio y el amoniaco se encuentran también dentro del grupo de cationes tóxicos, para concentraciones de 4.000 mg/l. La alcalinidad presente en el lodo de digestión puede combinarse con los iones calcio y precipitar con ellos antes de que la concentración de calcio alcance el nivel tóxico.
Algunos aniones tóxicos, entre los que se incluyen los cianuros y los cromatos, estan asimismo presentes en vertidos industriales. Se encuentran principalmente en los efluentes de fábricas de recubrimientos metálicos, y deben ser eliminados en la propia fábrica mediante pretratamientos adecuados antes de verter a las aguas residules municipales.
El ion fluoruro, también tóxico, aparece frecuentemente en las aguas residuales de fábricas de componentes electrónicos. También son tóxicos ciertos compuestos orgánicos presentes en algunos vertidos industriales.