二级处理水中的难降解有机物多为丹宁、木质素、黑腐酸、醚类、多环芳烃、联苯胺、卤代甲烷、甲基蓝活性物质(MBAS)、除草剂和杀虫剂如滴滴涕等，对这些物质的去除，至今尚无比较成熟的处理技术。当前，从经济合理和技术可行方面考虑，采用活性炭吸附和臭氧氧化法是适宜的。

(1)活性炭吸附 

活性炭是由含碳为主的物质作为原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。活性炭含有大量微孔，具有巨大的比表面积，对于污水中一些难去除的物质，如表面活性剂、酚、农药、染料、难生物降解有机物和重金属离子等具有较高的处理效率。为了避免活性炭层被悬浮物所堵塞或活性炭表面被胶体污染物所覆盖使活性炭的吸附功能降低，二级处理水在用活性炭进行处理前，需进行一定程度的预处理。采用的前处理技术主要是过滤和以石灰或铁盐为混凝剂的混凝沉淀。

(2)臭氧氧化法 

作为深度处理技术，臭氧对二级处理水进行以回用为目的的处理，其主要作用有3项。

①去除污水中残存的有机物  臭氧能够氧化的有机物有蛋白质、氨基酸、木质素、腐殖酸、链式不饱和化合物和氰化物等。

②脱除污水的着色  为了提高脱色效果，应考虑以砂滤作为前处理技术。

③杀菌消毒  如欲提高处理效果，应考虑以砂滤去除悬浮物为前处理的技术措施。