生物柴油废水主要来源于原料油脱水和加工阶段(图1)。在原料油脱水阶段所产生的废水主要有两类：(1)油脂分别釜下部废水，主要组份是从废弃油脂中分别出的废水，主要污染成分为有机物，包括溶解在废水中的油脂、蛋白质和脂肪酸及其完全水解物，有机物浓度较高；(2)油脂分别釜中间油水结合部浮渣层压滤后的废水，其主要组份是从废弃油脂中分别出的未完全水解的油脂、蛋白质和脂肪酸的混合物。在加工阶段，原料预处理、酯化、蒸馏等工序都会产生废水，与车间清洗水、锅炉脱硫废水以及生活废水汇合而成生物柴油废水。
生物柴油废水中有机物的浓度高，COD的含量远高于2000mg/L，BOD和COD的比值小于0.3，可生化性差。生物柴油废水中有机物的成分非常复杂，并且有很大的异味。在生物柴油废水中除含有高浓度有机物外，还含有高浓度的硫酸根，若未经合适处理排入水体会产生具有腐蚀性和恶臭味的H2S，造成二次污染，危害生态平衡。对于含有高浓度有机物废水，一般采纳厌氧生化降解法进行处理。但是由于高浓度硫酸根的存在，将使厌氧生化降解过程复杂化。其主要的影响因素为：一方面产甲烷菌和硫酸盐还原菌能够利用乙酸和H2而产生基质竞争作用，另一方面硫酸根还原反应的产物硫化物浓度较高时，对产甲烷菌具有毒害作用，会导致产甲烷作用活性降低。
生物柴油废水同时具有与其他含油废水类似的特征，其中的油类物质漂移于水体表面会形成一层薄膜，影响空气与水体表面氧气的交换，从而导致水体溶解氧含量下降，不但会使水中生物因缺氧而死亡，还会阻挡水生植物进行光合作用，进而影响水体的自净力量。而分散于水中以及吸附于悬浮微粒上或以乳化状态存在于水中的油类易被微生物氧化分解，消耗水中的溶解氧，使水质恶化。油类污染物对水生生物危害甚大，通过蒸发迁移还会进一步污染大气环境，油类污染物是疏水亲固的、残留在水面上的漂油和油膜，遇到悬浮物颗粒物质和沉积物时，将坚固地附着在沿岸和底质上。这不仅造成景观上的破坏，而且要消退它的影响需要数年或者更长时间，使受害区域的生态平衡难以恢复。
综上所述，生物柴油废水若未经合适处理排放，不仅恶化生态环境、损害自然景观，还将直接危害人类健康。
