Железо содержится в воде сразу в нескольких формах:
- двухвалентное железо, представляет собой ионы Fe;
- трёхвалентное железо, содержится в воде в виде осадка или взвеси гидроксида Fe(OH)3, в который гидролизуются ионы железа, тогда как хлориды и сульфаты полностью растворимы;
- органическое железо – это растворимые комплексы, содержащие органические кислоты, которые имеют коллоидную структуру;
- бактериальное железо – появляется в процессе жизнедеятельности железобактерий и откладывается в их оболочке. Подземные воды содержат большей частью растворённые ионы Fe2+. При контакте с воздухом или поверхностью металлических труб, железо окисляется до трёхвалентного состояния, а также появляются органические комплексы и первые железобактерии.

Для потребителя воды, не так важна форма нахождения железа в воде, сколько важно чтобы его общее содержание не превышало норматива в 0.3 мг/л. При превышении нормы содержания железа в воде, в системе водоснабжения накапливается осадок, вода и сантехническое оборудование окрашивается в ржавый цвет. Это также способствует развитию в ней бактерий, заметно ухудшая вкус, может неблагоприятно воздействовать на кожу рук и лица, вызывать аллергические реакции.

В случае, если анализ воды показал превышение нормы содержания железа, требуется корректировка состава. Процесс обезжелезивания основывается на окислении двухвалентного железа. При рН воды, превышающим 3.5 окисленное кислородом, трёхвалентное железо гидролизуется. А при рН выше 6.8 коллоид гидроксида железа коагулирует с образованием осадка. Высокий рН среды увеличивает скорость течения обеих реакций, поэтому обезжелезивание проводят при рН выше 7, для чего из воды удаляют СО2 и сероводород путём аэрации.

Соединения меди широко распространены в биосфере, поэтому их наличие в природной воде достаточно частое явление. Их содержание зачастую крайне незначительно, но, в процессе течения по водопроводным трубам, может увеличиваться путём вымывания медных элементов водопровода. В количествах, превышающих норму в 0.1 мг/л, медь вызывает вяжущий неприятный привкус. Это обстоятельство очень важно иметь в виду при выборе источника поступления воды на предприятие по бутилированию питьевой воды. Корректировку состава воды с высоким содержанием меди проводят с помощью катионообменных смол.

Количество органических веществ, обнаруживаемых в источниках водоснабжения, исчисляется многими тысячами, и они могут принадлежать к разным классам и группам.
Вещества природного происхождения, такие как всевозможные амины и гумины, а также вещества техногенного происхождения, такие как поверхностно-активные, способны существенно изменять свойства воды, например: запах, вкус, окраску, прозрачность, текучесть и другие. Это позволяет определить их наличие и, при необходимости, ограничить их содержание. Однако, большое количество соединений малоустойчивы, и с течением времени постоянно трансформируются, что не позволяет определить их концентрацию в воде. В таком случае, принято характеризовать их содержание косвенным путём, например, определяя пермаганатную окисляемость, для чего используется шкала мгОг/л. Если в воде содержится большое количество легкоокисляющихся органических соединений, значение пермаганатной окисляемости превысит 2 мгОг/л. Такие соединения отрицательно влияют на многие внутренние органы, такие как печень, почки, половые органы. Однако обеззараживание такой воды хлорирование, её потенциальный вред здоровью человека только возрастает, потому что образуются хлоруглеводороды.
Очистка от органических соединений происходит путём сорбции, коагуляции с помощью мембран, или окислением до простых соединений углекислого газа и воды с помощью хлора, кислорода, озона, ультрафиолетового излучения. Необходимость в очистке возникает уже при показателе пермаганатной окисляемости в 0.5 мгОг/л.

Концентрация соединений азота в виде нитратов в воде постоянно растёт, из-за повсеместного использования нитратных удобрений в сельском хозяйстве. С грунтовыми водами они поступают в водяные источники. В трубопроводах водоснабжения содержание нитратов не должно превышать 45мг/л, а нитритов 3мг/л. Но даже концентрации нитратов, превосходящие 20 мг/л, могут вызвать серьёзную интоксикацию организма. Подобные длительные воздействия приводят к заболеваниям связанным с сердечно-сосудистой системой и кровью. Для очистки питьевой воды от нитратов применяют метод обратного осмоса или ионного обмена.

Жесткость воды определяется суммарным содержанием в ней солей кальция и магния, в соответствии с принятыми нормами, оптимальная жесткость для потребляемой воды составляет 0.01-0.02 мг-экв/л. Уровень жесткости природных вод обычно выше этих значений, что приводит к образованию излишней накипи на водонагревающих устройствах, таких как бойлер или чайник. Также соли отлагаются в местах стыковки сантехники, что может привести к выходу её из строя. Человек также чувствует избыточное присутствие солей, что может проявляться в налёте на коже и волосах. При стирке, излишне жесткая вода вынуждает больший расход порошка или мыла, так как соли связывают их активные вещества. В пищевой промышленности применение жесткой воды приводит к ухудшению качества продуктов и сроков их хранения.
Любое нагревающее устройство, особенно промышленного масштаба, существенно снижает свою эффективность при попадании в него жесткой воды. Даже очень небольшой слой отложенной соли на теплопроводе, стенках нагревательного бака и другого оборудования, ведёт за собой резкое повышение энергопотребления, снижает коэффициент передачи тепла. Рекомендуемая жетскость технической воды не должна превышать 0.05 мг-экв/л.
Для того чтобы удалить избыточные соли кальция и магния из воды, применяют процесс умягчения. Выборочное удаление солей может проводиться путём реагентного умягчения известкованием и содо-известкованием, или путём ионного обмена с сильнокислотным катионом в натрий-форме, что позволяет заменить ионы кальция и магния, а также используется нанофильтрация мембранами с определённым размеров пор, способными задерживать соли в жидкостях.