移动床：交换剂装于交换塔中。原水从下部流入，软水从塔上部流出。这样自下而上的流动，交换一定时间后停止交换，将交换塔中一定容量的失效交换剂送至现再生塔中还原。同时从清洗塔向交换塔上部补充相同容积的已还原清洗的交换剂，因交换塔上面始终有刚加入的新交换层，故出水水质稳定。
流动床：流动床是完全连续工作的，它在进行交换的同时不断从交换塔内向外输送需更换的离子交换剂，并且不断向交换塔内输送再生后的交换剂。
单元装置的工作特性
Ⅰ.阳离子交换柱
因为阳离子交换树脂的交换能力大于阴离子交换树脂，故一般作为第一级交换处理。对水中阳离子交换能力的顺序为：Fe3+>Al3+>Mg2+>K+>Na+>Li+。阳柱出水pH值一般在2.4~4.5。
Ⅱ.阴离子交换柱
水中阴离子交换顺序
对弱碱型阴树脂：OH－>SO2－4>NO－3>PO－4>Cl－>HCO-3
对于强碱型阴树脂：SO2－4>NO－3>OH－>HCO－3>HSiO－3
原水经阴离子交换柱，出水pH值为8~9.5。
Ⅲ.混合离子交换柱
将阳、阴树脂按一定比例混合，放在同一交换柱内为混合柱。它具有水质高，出水速度快等优点。缺点是交换容量低，再生复杂，混合床出水pH值为7.0±0.2。
Ⅳ.脱碳器
为了减少阴离子交换柱负担，经阳离子柱处理的酸性水，一般采用一个脱碳器并配合机械鼓风，使游离CO2逸出，从而减少水中碳酸盐负离子含量，减轻阴离子树脂柱的负担。其反应式为：
HCO-3+H+H2CO3H2O+CO2↑
饮料用水离子交换处理方式
根据饮料用水除盐要求，一般可采用复床或联合床系统。在各种组合方式中，阳树脂床需排在首位，不可颠倒。原因是由于水中的Ca2+、Mg2+如不经阳树脂柱而进阴树脂柱进行交换，交换下来的OH－和Ca2+、Mg2+生成沉淀包在阴树脂的外面，影响其交换能力。
各种组合中，阳、阴树脂的用量比例，可按下式计算
Ｗ阳／Ｗ阴＝Ｖ阴／Ｖ阳
式中Ｖ阳―阳树脂交换容量
Ｖ阴―阴树脂交换容量
Ｗ阳―阳树脂用量
Ｗ阴―阴树脂用量
离子交换树脂的处理、转型及再生
新树脂往往混有可溶性的低聚物及夹杂在树脂中间的悬浮物质，影响树脂的交换反应。因此，使用前必须进行预处理。另外市售的阳树脂多为Na型，阴树脂多为Cl型，需分别用酸碱处理，将阳树脂转为H型，阴树脂转为OH型。
新的阳树脂的处理和转型：
水浸泡、冲洗→加等量7%HCl溶液浸泡→加等量8%NaOH溶液浸泡→加3~5倍7%HCl溶液浸泡，使阳离子转为H型，去酸液，用去离子水洗至pH值3~4即可应用。
新的阴树脂处理和转型：
水浸泡、洗涤→加等量8%NaOH溶液浸泡→加等量7%HCl溶液浸泡→最后加入3~5倍8%NaOH溶液浸泡→用去离子水洗至pH值为8~9即可。
离子交换树脂的再生
离子交换树脂处理一定水量后，交换能力下降，通称为树脂“失效”或“老化”，须进行再生。其机理是水处理的逆反应。
用树脂重量2~3倍的5%~7%HCl处理阳树脂，用2~3倍的5%~8%NaOH溶液处理阴树脂。然后用去离子水分别洗至pH值为3.0~4.0和8.0~9.0，使树脂重新转变为H型和OH型。
树脂再生前应先进行反洗，冲洗至松动无结块为止。其目的是除去停留在树脂上的杂质，并排除树脂中的气泡，以利再生。
再生方法有顺流再生和逆流再生，离子交换法处理的原水含盐量过高时，须常再生，费物、费力、水质不稳。这时应在离子交换处理前作相应预处理，如凝聚、过滤、吸附或电渗析等。
3.电渗析
电渗析和反渗透是两种常用于水处理的膜分离技术，前者在电场作用下，使水中的离子分别通过阴离子和阳离子交换膜，达到降低水中溶解的固形物的目的，后者利用施加一个大于原水渗透压的压力，使原水中的纯水透过反渗透膜而将水中的溶解物质阻留，以达到纯化水的目的。在使用这两种方法时，原水须先经混凝、过滤等预处理，而反渗透法通常还需经过离子树脂交换法除去部分离子，才能保证设备正常运行。
电渗析工作原理
电渗析水处理设备是利用离子交换膜和直流电场，根据异性相吸、同性相斥的原理，使原水中的电解质离子产生选择性的迁移，从而达到净化的目的。工作时，阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。
进入淡室的水中离子，在直流电场作用下要作定向移动。阳离子要向阴极移动，透过阳离子交换膜进入浓室；阴离子要向阳极移动，透过阴离子交换膜进入浓室。因此，从淡室流出来的水中，阴、阳离子数都会减少，成为含盐量降低的淡水。
进入浓室的水中离子，在直流电场作用下也要做定向移动。阳离子要移向阴极，但受阴离子交换膜的阻挡而留在室内；阴离子向阳极移动，受阳离子交换膜阻挡也留在室内。因此浓室中的阴、阳离子无法移除，同时淡室中的离子进入其中，离子数都比原水中的多，成为浓水。
电渗析器中的膜以阴离子膜、阳离子膜交替排列，因此形成众多的淡水室和浓水室，将淡水室连接起来，工作时流出淡水；将浓水室连接起来，工作时流出浓水，实现水的软化。
电渗析器工作一定时间后，调换正负极，离子的迁移方向发生改变。淡室变换为浓室，浓室变换为淡室。这样可保持膜的透过性质，延长使用寿命。
电渗析器通电以后，两端的电极表面上还有电化学反应发生。以含NaCl水溶液为例。反应如下：
在阳极：H2OH++OH－
2OH--2e→［O］+H2OCl--e→［Cl］
↓↓
1/2O2↑1/2Cl2↑
在阴极：H++Cl-HClH2OH++OH－
2H++2e→H2↑Na++OH－NaOH
在阳极室，由于OH－减少，极水呈酸性，并产生性质非常活泼的初生态氧和氯，这些都会对电极造成强烈的腐蚀。所以一定要考虑电极材料的耐腐蚀性。
在阴极室，由于H+减少，极水呈碱性，当极水中有Ca2+、Mg2+和HCO-3等离子时，则与OH－生成CaCO3和Mg2等水垢，结集在阴极上，同时阴极室还有氢气排出。
靠近电极的极室需要通入极水，以便不断排除电解过程的反应产物，保证电渗析器的正常安全运行。阴极室和阳极室的流出液中，分别含有碱或酸和气体，因为浓度很低，一般废弃不用。
考虑到阴离子交换膜容易损坏并防止Cl－离子透过进入阳极室，所以在阳极附近一般不用阴离子交换膜，而应用一张阳离子交换膜或一张抗氧化膜。
电渗析器的结构
电渗析器有立式和卧式两种形式。电渗析的基本部件包括：浓淡水室的隔板、离子交换膜、电极、水隔板、压紧装置等。
隔板：隔板放在阴阳离子交换膜之间，作为水流通道，隔开两膜。
离子交换膜：它是一种由具有离子交换性能的高分子材料的薄膜。按其透过性能分为阳离子交换膜和阴离子交换膜。能透过阳离子的称阳离子交换膜；能透过阴离子的称阴离子交换膜。
目前常用的阳离子交换膜为磺酸基型，结构式为R-SO-3-H+，在水中离解成R－SO-3，带负电荷，吸收水中的正离子，并让其通过该膜，而阻止负离子通过。阴离子为季胺基型，即R－N+3－OH－，在水中离解成R－N+3，带正电荷，吸收水中的负离子并让其通过，而阻止正离子通过该膜。实际上，膜只有处于电场中，游离的小基团解离，膜上才会形成大量带电基团，阳膜K为正电场，阴膜A为负电场，依据静电效应原理选择性吸附离子；膜内弯曲的孔隙作为水合离子迁移的通道，亦即膜对溶解离子具有传递迁移能力，实现水的纯化。带电粒子的迁移依赖于基团电荷、孔隙和外加电场。
必须注意：离子交换膜的作用并不是起离子交换的作用，而是起离子选择性透过作用。
电极：电极通电后形成外电场，使水层中的离子定向迁移。电极的质量直接影响电渗析效果。常用的阳极必须采用耐腐蚀材料，如石墨、铅、二氧化铅等；阴极多用不锈钢。
极框：极框用来保持电极与离子交换膜间的距离，分别位于阴、阳极的内侧，从而构成阴极室和阳极室，是极水的通道。
压紧装置：把交替排列的膜堆和极区压紧，使组装后不漏水，一般使用不锈钢板。
水垢的形成和去垢方法
电渗析器运行中，浓水室一侧的阴离子交换膜和阳离子交换膜面上会出现结垢现象，它们的存在将减少离子交换膜的有效使用面积，增加膜的电阻，加大电能消耗及降低膜的使用寿命。除垢方法：
倒换电极：由于电场方向改变，水合粒子通过膜的方向发生改变，可使已生成的沉积物消除。倒换时间一般为3~8h，即每运行3～8h后，调换正负极。
定期酸洗：采用浓度不超过3%的盐酸定期酸洗，周期视结垢情况而定。酸洗操作时间为2~3小时，使pH值达3~4。
碱洗：当水中离子交换含有机杂质或油污时，在阴离子交换膜的淡水室一侧析出沉淀物，造成阴膜污染，可用0.1molNaOH溶液清洗。
电渗析器对原水水质的要求
如果原水中悬浮物较多，会造成隔板中沉淀结垢，增加阻力，降低流量，所以原水水质应控制符合下列要求：
浑浊度宜小于2mg/L，以避免影响膜的寿命；化学耗氧量不得超过3mg/L，以避免水中有机物对膜的污染；游离性余氯不得大于0.3mg/L，以避免余氯对膜的氧化作用；铁含量不得大于0.3mg/L，锰含量不得大于0.1mg/L；色度<20度；含有机物耗氧量：2~3mg/L。非电解杂质少；水温应亦4~40℃范围内。
如果水质污染较严重，不符合上述条件，就不能直接用电渗析法处理，应配合适当预处理，如混凝、过滤、杀菌等，除去杂质，再用电渗析，才能收到良好效果。
4.反渗透
反渗透原理
通常把只透过溶剂而不透过溶质的膜称为半透膜。
在一个容器中用一层半透膜把容器隔成两部分，一边注入淡水，另一边注入盐水，并使两边液位相等，这时淡水会自然地透过半透膜至盐水一侧，这种现象称为渗透。盐水的液面达到某一高度后，产生一定压力，抑制了淡水进一步向盐水一侧渗透。达到平衡时的压力，即为该溶液的渗透压。
如果在盐水一侧加上一个大于渗透压的压力，盐水中的水分就会从盐水一侧透过半透膜至淡水一侧，这一现象就称为反渗透。
反渗透膜
膜的种类反渗透能否得到实际应用，关键是半透膜。目前常用的反渗透膜有：
①醋酸纤维素膜：CA膜是以高氯酸镁Mg2和水为溶胀剂，加到以丙酮为溶剂的醋酸纤维素溶液中，将制得的铸膜液在玻璃上刮成膜。
②芳香聚酰胺纤维膜：主要原料为芳香聚酰胺，芳香聚酰胺－酰肼以及其他一些含氮芳香聚合物。它具有良好的透水性能，较高的脱盐率，优越的机械强度和化学稳定性，耐压实，能在pH值8~10范围内使用。
反渗透器按其膜的形态分为平板式、管式和螺旋卷式、中空纤维式等。
透水率：单位时间内通过单位膜面积的水的体积流量。对于特定的膜而言，水量大小取决于膜的物理特性和系统特性。
脱盐率：表示溶质的截留百分率，与此对应的是“透盐率”，即盐通过膜的速率。
抗压实性：由于操作压力和温度等原因而引起膜的压实作用，从而导致透水率不断下降。因此要求膜压实系数小，抗压实性强。
反渗透膜的脱盐机理
科学研究上，对反渗透膜的脱盐机理研究很多，产生了多种理论。2种较为公认的机理介绍如下。
①氢键理论：醋酸纤维素是一种具有高度矩阵结构的聚合物，盐水中的水分子能与纤维膜上的极性基团形成氢键。在反渗透压力作用下，以氢键结合进入膜内的水分子由第一个氢键位置断裂而转移到另一个位置形成另一个氢键，这些水分子通过一连串的氢键形成—断开过程，依次从一个极性基团移到下一个极性基团，直至离开表面层，进入膜的多孔层。此即为脱盐淡水的形成过程。
②选择吸附—毛细管流理论：该理论把反渗透膜看作一种微细多孔结构物质，它有选择性吸附水分子而排斥溶质分子的化学特性；当水溶液同膜接触时，膜表面优先吸附水分子，在界面上形成一层不含溶质的纯水分子层，其厚度视界面性质而异，或为单分子层或为多分子层；在外压作用下，界面水层在膜孔内产生毛细管流连续地透过膜。
反渗透装置及其流程
反渗透器的构造型式主要有板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维式等4种。
反渗透器的工艺流程通常采用一级、一级多段、二级、多级等反渗透。
水的消毒
消毒是指杀灭水里面的致病菌，防止因水中的致病菌导致消费者产生疾病。消毒并非将所有微生物全部杀灭。
水的消毒方法很多，而目前国内外常用的是：氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒等。