Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) được định nghĩa là lượng oxy hòa tan được tiêu thụ bởi các vi sinh vật phân hủy một số chất oxy hóa có trong nước, đặc biệt là các quá trình sinh hóa được thực hiện bởi các chất hữu cơ, trong các điều kiện quy định. Quá trình này được thực hiện trong một thời gian rất dài, ví dụ như trong điều kiện nuôi cấy 20 ℃, toàn bộ quá trình cần 100 ngày, theo quy định thống nhất quốc tế hiện nay, ở nhiệt độ 20 ± 1 ℃, sau 5 ngày nuôi cấy kết quả đo được, gọi là nhu cầu oxy sinh hóa 5 ngày, được ghi là BOD5, đơn vị của nó được biểu thị bằng nồng độ khối lượng mg/L. Đối với nước thải sinh hoạt nói chung và nước thải công nghiệp, mặc dù chứa nhiều chất hữu cơ hơn, nếu mẫu chứa đủ vi sinh vật và có đủ oxy, mẫu có thể được xác định trực tiếp, nhưng để đảm bảo nhu cầu phát triển của vi sinh vật, cần thêm một lượng muối dinh dưỡng vô cơ nhất định (phosphate, canxi, magiê và muối sắt). Một số nước thải công nghiệp không chứa hoặc ít vi sinh vật, nước thải có độ axit và kiềm cao, nước thải được xử lý bằng nhiệt độ cao hoặc khử trùng bằng clo, v.v., trước khi xác định nên kết nối với các vi sinh vật có thể phân hủy các chất hữu cơ trong nước, phương pháp này được gọi là tiêm chủng. Đối với sự hiện diện của một số chất hữu cơ hoặc chứa các chất độc hại trong nước thải mà khó bị suy thoái với tốc độ bình thường bởi các vi sinh vật trong nước bẩn sinh hoạt nói chung, mẫu nước có thể được pha loãng đúng cách và tiêm chủng bằng nước tiêm có chứa các vi sinh vật thích nghi sau khi thuần hóa. BOD5 thường kiểm tra chất lượng nước chỉ bao gồm mức tiêu thụ oxy của các chất hữu cơ có chứa carbon và mức tiêu thụ oxy của một lượng nhỏ các chất khử vô cơ. Do nguồn nước thải từ nhiều phương pháp xử lý sinh hóa thứ cấp và các vùng nước bị ô nhiễm lâu hơn, có xu hướng chứa một lượng lớn vi sinh vật nitrat. Những vi sinh vật này đạt tới một số lượng nhất định thì có thể sản sinh ra quá trình sinh hóa có tác dụng nitrat hóa. Để ức chế mức tiêu thụ oxy của nitrat hóa, một lượng thích hợp các chất ức chế nitrat hóa nên được thêm vào.