Содержащиеся в природных водах вещества можно разделить на следующие три группы: грубодисперсные (взвешенные) вещества, коллоиды и молекулярно-дисперсные вещества.
Если в каком-либо веществе (среде) распределено другое вещество в виде мелких частичек, то такая система называется дисперсной. Совокупность распределенных частичек называется дисперсной фазой, а вещество, в котором они распределены, -дисперсионной средой. Так, имеющийся в воде осадок будет являться дисперсной фазой, а вода - дисперсионной средой.
Если с течением времени не наблюдается разделения дисперсной фазы и дисперсионной среды, система считается устойчивой. Устойчивость дисперсной системы в значительной мере зависит от размера частичек дисперсной фазы. Если они очень велики по сравнению с молекулами воды, то система будет неустойчивой и распределенное вещество выпадет в осадок или всплывет на поверхность в зависимости от величины его удельного веса. Такие неустойчивые системы называются взвесями. Взвеси разделяются на суспензии и эмульсии. В первом случае дисперсной фазой является твердое вещество (например, порошок мела, взболтанный с водой), во втором - жидкость (капельки масла в воде).
Использование воды, загрязненной взвешенными веществами, затрудняет осуществление процессов ее химической обработки. Поэтому первой технологической операцией обработки такой воды является ее освобождение от грубодисперсных загрязнений. При анализе природных вод эти загрязнения обычно характеризуются весовым количеством, содержащимся в единице объема воды (мг/л, г/л), без указания их химического состава.
В коллоидном состоянии присутствуют в воде вещества как органического, так и минерального происхождения. Среди первых следует отметить вещества, известные под названием гуминовых, которыми особенно богаты воды болотного происхождения. Они окрашивают воду в желтый или коричневый цвет, а также вызывают помутнение воды, связанное с рассеиванием света. Загрязнению воды органическими веществами способствуют процессы отмирания и распада различных водных организмов, а также сброс в водоемы промышленных неочищенных сточных вод. Из неорганических веществ в коллоидном состоянии часто присутствуют в воде соединения железа, кремния и алюминия. Коллоидные загрязнения затрудняют работу паровых котлов, повышая склонность котловой воды к вспениванию и уносу ее паром. Поэтому они по возможности удаляются из воды при ее обработке.
К группе молекулярно-дисперсных веществ относятся растворенные в воде соли и газы (Са(НСО3)2 Mg(НСО3)2, СаС12, МgС12, СаS04, МgSO4, Nа2SO4, NаС1).