В водоприемных бассейнах некоторые металлы, например железо и марганец, окисляются либо в результате химических либо биологических (под влиянием бактерий) процессов. Так, например, образуется ржавчина на поверхности железа и его соединений. Растворимые формы этих металлов существуют в разных типах сточных вод: они были обнаружены в водах, просочившихся из шахт и со свалок металлолома, а также из естественных болот. Соли этих металлов, окисляющиеся в воде, становятся менее растворимыми и образуют твердые окрашенные осадки, выпадающие из растворов. Поэтому вода приобретает цвет и становится мутной. Так, стоки железорудных шахт и свалок металлолома окрашены в рыжий или оранжево-коричневый цвет из-за присутствия оксидов железа (ржавчины).

Искусственные материалы, которые разлагаются биологическим путем, увеличивают нагрузку на бактерии, что, в свою очередь, влечет рост потребления растворенного кислорода. Эти материалы специально создаются таким образом, чтобы они могли легко перерабатываться бактериями, т.е. разлагаться. Естественные органические вещества обычно биоразлагаемы. Чтобы этим свойством обладали и искусственные материалы, химический состав многих из них (например, моющих и чистящих средств, бумажных изделий и пр.) был соответствующим образом изменен. Первые синтетические моющие средства были устойчивы к биологическому разложению.

Типичные источники вкуса и запаха природных, бытовых и промышленных вод - микроорганизмы, например водоросли, в поверхностных водах и сульфиды в подземных водах, бедных кислородом. Соединения, имеющие неприятный вкус и запах, обычно удаляются путем добавления к воде активированного угля и последующей седиментации. Можно также подвергнуть такие соединения окислению, например хлором или озоном.

Сточные воды, прошедшие первичную и вторичную очистку, еще содержат растворенные вещества, которые делают их практически непригодными для любых нужд, кроме орошения. Поэтому были разработаны и апробированы более совершенные методы очистки, предназначенные для удаления оставшихся загрязнителей. Некоторые из этих методов используются в установках, очищающих питьевую воду водохранилищ. Такие медленно разлагающиеся органические соединения, как пестициды и фосфаты, удаляются фильтрацией прошедших вторичную очистку сточных вод через активированный (порошкообразный) древесный уголь, либо добавлением коагулянтов, способствующих агломерации мелких частиц и осаждению образовавшихся хлопьев, либо обработкой такими реагентами, которые обеспечивают окисление.

Главная цель водоочистки - производство бактериально безопасной воды. Наиболее распространенный способ дезинфекции воды - ввод в нее хлора - сильного окислителя, который добавляется к воде в виде газа или концентрированного водного раствора. Эффективность обработки хлором зависит от ряда факторов, в том числе рН (меры кислотности или щелочности воды), времени обработки, температуры и наличия взаимодействующих с хлором органических веществ. Небольшое количество свободного хлора оставляется в воде на случай попадания загрязнений в потребительскую водопроводную сеть. Поскольку при бытовом использовании воды в водосток сбрасывается много колиформных бактерий, обнаружение этих бактерий служит показателем бытового загрязнения (коли-индекс).

Вторичная очисткаосуществляется в основном биологическими методами. Поскольку на первом этапе органические вещества не удаляются, на следующем - используются аэробные бактерии для разложения взвешенной и растворенной органики. При этом главная задача заключается в том, чтобы привести стоки в контакт с как можно бльшим числом бактерий в условиях хорошей аэрации, так как бактерии должны иметь возможность потреблять достаточное количество растворенного кислорода. Сточные воды пропускают через различные фильтры - песчаные, из щебня, гравия, керамзита или синтетических полимеров (при этом достигается такой же эффект, как и в процессе естественной очистки в русловом потоке, преодолевшем расстояние в несколько километров).

Проблема очистки нефтешламов стоит более остро, чем очистка и утилизация твердых отходов. Нефтесодержащие шламы образуются при добычи нефти и газа, их транспортировки, переработки, снабжении и реализации потребителям. В настоящее время на Украине во всех областях скопились десятки тысяч тонн такого продукта и с каждым годом их количество увеличивается. Только на предприятиях нефтегазовой промышленности, портах, железнодорожном и автомобильном транспорте, нефтебазах и заправочных станциях республики Крым по предварительным подсчетам только в шламонакопителях в настоящее время скопилось более 20000 тонн. Многие мелкие предприятия вывозят нефтесодержащий шлам не имея разрешения органов санитарного надзора и охраны окружающей среды на городские и стихийные свалки.

Пруды-отстойники и пруд-испаритель Одесской промывочно-пропарочной станции (ОППС) являются наиболее крупным локальным источником хронического загрязнения углеводородами нефти воздушного бассейна, прилегающих территорий и акваторий, а также подпочвенных вод Куяльницкой Пересыпи. Общая площадь прудов 4,50 га. В настоящее время в них скопилось около 30000,00 м3 нефтесодержащей подтоварной воды, - до 23000,00 м3 нетоварных нефтепродуктов в виде нефтешлама и загрязненных нефтепродуктами донных отложений с концентрацией нефтепродуктов 900,00-980,00 мг/г. Ежегодно с поверхности прудов испаряется около 35,00 тонн нефте-продуктов.

Вышеперечисленные факты свидетельствуют о необходимости создания комплексной технологии обезвреживания нефтесодержащих подтоварных вод и утилизации донных отложений, загрязненных нефтешламами.

В системах гидравлической транспортировки отходов производства теплоэнергетики формируются сточные воды. Такие отходы образуются при сжигании низкосортного каменного угля с выделением большого количества золы и шлака, которые в виде золовой и шлаковой пульпы раздельно или совместно складируются в овражные, пойменные, косогорные и равнинные отвалы.