写在前面：纯水系统的设备选型和其处理量密切相关，本文多适用于中小型纯水设备。本文配图大部分为自有设备和官网配图，如有侵权请联系删除，谢谢~
3.1系统设备简介
在前文中，我们已经介绍了超纯水的相关概念及制备工艺与技术。在本章中我们将重点介绍超纯水设备相关的主要部件及其配套。超纯水设备主要由水箱系统、水泵系统、机械过滤器系统、加药系统、阴阳床/反渗透系统、EDI系统、脱气系统、消毒系统、抛光混床系统、终端过滤系统、循环管路系统及相关仪器仪表等组成。
3.2水箱系统
水箱系统是水处理设备中的基本组成部分，主要起储存水源、稳定水压的作用。根据设置位置的不同可分为原水箱、中转水箱、终端水箱等，根据材质的不同还可分为塑料水箱、不锈钢水箱、玻璃钢水箱等。
塑料水箱
纯水设备中常见的塑料水箱材质有PE，PP，PTFE等。
PE水箱最大的优点就是价格便宜，但是一般用于储存不太腐蚀性的液体，一般作为主流程的原水箱、中转水箱及要求不高的终端水箱。
PP水箱耐酸碱及腐蚀性能力较强，比如pH调节装置的加药箱可以采用PP材质。
PTFE水箱是含氟材质水箱中的代表性成员，在超纯水设备中使用PTFE或PVDF材质水箱管道，最主要的还是看中起低析出物的特性。PTFE材质也常见作为不锈钢或者碳钢的内衬出现。
不锈钢方形、PE、无菌水箱
不锈钢水箱
不锈钢水箱根据材质可分为304、316、316L、316LN等，根据处理工艺可分为普通、卫生级、无菌等，根据造型又可分为方形、锥形（锥底）、圆形等。最常见的组合分别为普通304不锈钢方形水箱、卫生级不锈钢水箱、304/316不锈钢无菌水箱等。
备注：316不锈钢在材料中降低了了铬(Cr)、碳(C)的成分而增加镍(Ni)、钼(Mo)的成分，使得其抗腐蚀性及耐高温性得到增强，防锈性也更强。在纯化水设备中，一般二级RO产水前的装置可采用304不锈钢材质，二级RO产水后的装置可采用304或316L不锈钢材质。而注射用水设备在高温系统中管道内容易产生红锈，为提高系统抗腐蚀能力，设备一般采用316L材质而不是304材质。企业可综合考虑用水要求、法律法规要求、成本预算等多方面因素，合理选择304或316L不锈钢材质，确保水系统产水稳定可靠。
玻璃钢（氮封）水箱
玻璃钢水箱在超纯水设备中常作为EDI产水箱，配合氮封装置组成氮封水箱。在水箱上充入氮气使箱内维持适当的正压力，氮气是惰性气体能防上CO2等其它物质溶入水中影响水质，阻止大气与箱内水面接触。超纯水在空气中如果被二氧化碳、细菌、尘埃等杂质污染。因为超纯水为纯度极高的溶剂，对这些杂质的溶解能力很强，故一旦超纯水与空气接触，就会使其电阻率迅速下降。
氮封水箱、氮封阀
水箱系统配件
上水电磁阀：电磁阀是依靠电磁力自动开关的基础器材，主要功能是控制物体的自动化，属于执行类元件。纯水设备中的上水电磁阀主要作用是控制进水，在工作的时候，进水电磁阀打开，让自来水通过；在停机的时候，关闭电磁阀，切断自来水，以免废水常流。电磁阀常与液位开关联动，自动运行。
电磁阀、浮球液位计
液位控制器（液位计）：主要作用是控制水箱水位，当水位过高或过低时及时调整前后端进出水的启停根据作用方式不同可分为浮球式、磁浮式等就地液位控制器，还有液压式、雷达等远传式液位控制器。
3.3水泵系统
纯水设备中的水泵多为离心泵，大流量输送系统中也有用到端吸泵。离心泵又分为卧式离心泵和立式离心泵，前者多为输送增压泵，后者多作为反渗透系统的高压泵。
纯水系统中最经典的就是格兰富的卧式CHI系列和立式CR系列，国产对应的就是南方泵的CHL和CDL系列。水泵的选择最主要是计算好水平衡，选择合适扬程和流量的水泵，在根据情况需要需要的过流材质。
格兰富立式多级离心泵、南方卧式多级离心泵（官网配图一言难尽）
压力表：纯水系统中压力表有原水压力表，滤后压力表，膜前压力表，膜后压力表等。
原水压力表：测量经原水泵增压后管道内的水压，正常区间在0.2-0.4MPa。
备注：1MPa=10公斤压力=100m水泵扬程。一般市政自来水为0.3MPa,但是为了稳定水压和水流，前端往往设置原水箱，此时需要原水泵加压以达到基本的输送管道压力。
滤后压力表：测量精密过滤器后管道内部的水压，正常压力值是比原水压力少0.1-0.15MPa。超过数值则表示需要更换滤芯或者滤袋。
备注：机械过滤器的反洗及耗材更换现在一般由全自动控制器检测，压差达到0.07MPa（0.05-0.1MPa）时进行反洗，耗材的更换需要同时兼顾压差和实用时间。
膜前压力表：测量经高压泵增压后进入反渗透膜前的水压，正常区间是0.7-1.0MPa。
膜后压力表：测量通过反渗透膜过滤后的水压，膜后压力正常区间是比膜前压力少0.05-0.2MPa。
压力开关控制器：控制水泵的启停，保护水泵的正常运行，稳定水压。
压力表、压力开关控制器
3.4机械过滤器系统（砂滤、炭滤、除铁锰过滤器）
机械过滤器主要由容器和全自动控制器两部分组成，除铁锰过滤器多一个曝气装置。容器主要以玻璃钢和碳钢为主，全自动控制器多用润新多路阀控制器。在纯水设备中最主要还是计算好相应的水平衡，选择合适规格的容器。
单、双及三滤层滤器的滤速应分别控制在8-10m/h、10-14m/h与18-20m/h 的范围之内。
容器截面积 S（㎡）是产水流量Q(m/h)与层滤V(m/h)的比值：S=Q/V
容器直径D(m)应为:D=2√(S/π）=2√〔Q/（V*π）〕
机械过滤器、全自动多路阀控制器
全自动多路阀控制器
全称自控多路阀装置，内分为控制器与多路阀两部分。控制器由单片机、直流减速电机、驱动组件、定位组件组成，以定时间或定流量的方式控制清洗周期。
多路阀过滤器结构的主要特点是：
①用一个多路阀替代传统过滤器附属的外围阀门组及配套管路，结构简单安装方便。
②集成的陶瓷磨片具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀等特性，使多路阀应用范围更广泛，性能更稳定，并可带压操作。
③由定时间程序或定流量程序的高集成控制电路替代传统的继电器对阀门组的控制，使用维护非常简单。
④自控多路阀各参数一经设定，无须再对控制阀进行操作。如在冲洗时停电，来电后可通过手动按钮进行强制冲洗。
3.5软化器系统
软化器系统跟机械过滤器系统组成很类似，最大的区别就是多一个再生盐箱的加药系统。其滤速控制在18-20m/h 的范围之内，计算公式同上。
碳钢/玻璃钢容器及再生盐箱系统
3.6加药系统
加药系统通常包括加药设备（如药箱、药泵）、储药输送管道、自动控制系统等组成。投加量和投加频率需要根据水质特点和设备要求进行调整，以保证水处理设备和水质的稳定运行。
加药系统、电磁隔膜计量泵
3.7温度调节系统
纯水设备中的温度调节设备主要为板式换热器和管式换热器，前者多为寒冷低温地区为了反渗透系统的稳定运行而设置，后者多为终端出水控温而设置，但都不绝对。
板式换热器、管式换热器
3.8精滤器/保安过滤器
截留粒径在1-100μm之间过滤工艺，统称为精密过滤工艺。因精密过滤器在反渗透工艺系列中的特定作用，常被称为保安过滤器。保安过滤器种类很多，最常见的是袋式过滤器和PP熔喷滤芯过滤器，两者外向差不多，多为不锈钢材质。小型的PP滤芯过滤器（单支20英寸滤芯）也有用PP材质外壳，俗称小型蓝色过滤器，跟家用的很类似。
保安过滤器（滤芯/过滤袋）、袋式过滤器
3.9盘滤
盘式过滤器，又称叠片式过滤器，采用模块化设计，当过滤器正常工作时，水流流经叠片，利用片壁和凹槽来聚集及截取杂物。在纯水制备过程中，盘式过滤器大流量的特性常配合超滤作为预处理工艺来取代传统砂滤的作用。
盘滤加超滤、盘滤器结构图
3.10超滤
在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。在纯水制备过程中，超滤常作为大流量设备前段预处理工艺，前段常配置盘滤设备。在半导体行业超纯水在制备过程中，超滤也常作为终端过滤，取代一般微孔膜过滤。
超滤装置
3.11阴阳树脂床系统
阴阳床：俗称复床，由阳离子交换器（阳床）和阴离子交换器（阴床）串联组成。在纯水制备过程中，一般先经过阳床，再经过阴床。当原水通过阳树脂时，水中的阳离子被吸附，树脂所带的H+被置换到水中，使水呈酸性（pH=3左右），当pH<4时二氧化碳几乎全以气体形式存在，经过除碳器脱除后进入到阴床，而阴离子交换柱在酸性介质中易于交换；如果不脱除，二氧化碳气体与阴树脂反应，缩短阴树脂的交换容量，缩短工作周期，增加制水成本。所以一般的复床结构为阳床+除碳器+阴床（俗称2B3T系统）。
备注：阴阳床设备真的越来越少了，没有找到合适两床三塔（2B3T）设备图片，下图仅供参考。
阴阳床装置、2B3T结构图
3.12反渗透系统
反渗透系统前文多有赘述，核心还是配置好反渗透膜元件的结构（排列方式）。
8040膜元件：俗称大膜，直径8英寸（1in=2.54cm），长度40英寸，常用玻璃钢膜壳。
4040膜元件：俗称小膜，直径4英寸，长度40英寸，常用不锈钢膜壳。
8040膜元件（玻璃钢膜壳）组合、4040膜元件（不锈钢膜壳）组合
3.13ROR（浓水再利用）系统
反渗透的浓水可直排，在较高回收率要求下也可以部分回流前段工序，也可以经过一定的预处理二次过滤，可参考前文水处理基本知识 反渗透（RO）浓水再利用。ROR系统中除了软化以外，因为纳滤（NF）选择性离子过滤能力，也是一种常用装置。纳滤装置跟反渗透装置很像，只是需求的压力更小，回收率也会更高。
纳滤装置
3.14EDI系统
EDI模块品牌不同进出水口分4、5、6个，主要区别在于极水有无独立的进出水口。西门子（IONPURE）模块只有4个进出水口，分别为纯水室进水口、浓水室进水口、产水出口和浓极水出口，两进两出。不过IONPURE好像已经被西门子卖掉了，不过大家还是称其为西门子EDI模块，跟陶氏（DOW）反渗透膜习惯类似。
EDI设备、EDI模块、EDI外部结构示意图
3.15脱气（膜）系统
纯水系统中的脱气膜装置主要为了去除溶解氧和溶解二氧化碳，在半导体行业超纯水制备中，常采用多级处理以保证效果。
脱气膜装置、脱气膜组件
3.16消毒设备
消毒设备主要有紫外线（UV）杀菌器、TOC脱除器、臭氧发生器、巴氏消毒器等，应用场景不同，选择的消毒设备类型不同，具体要看实际场景要求。
UV杀菌器、臭氧杀菌器
3.17抛光混床系统
抛光混床系统一般用来确保超纯水设备产水水质达到18MΩ*cm以上，也可以多级组合来确保达到更高的水质，属于核心处理设备的最后一环，其作用原理本质还是树脂的离子交换。树脂的装填量计算可参考前文，一般而言1T/H超纯水的树脂配比大约为50L。
抛光树脂装置、抛光混合树脂
3.18终端过滤系统
传统的超纯水系统常采用微米级精滤器，一般选用0.1μm/0.22μm微孔折叠膜滤芯过滤，以去除超纯水中存在的细小微粒和细菌，拦截可能脱落的混床树脂，保证产水水质的稳定。而在半导体行业中多采用超滤作为终端过滤器，其作用跟上述微滤相同，只是相关指标要求更加严苛。一般要求能够截留相当于分子量6000Da的微小颗粒，有效去除绝大部分微污染物。
微滤膜元件、终端超滤膜组件
3.19管路组件
纯水设备中的管路根据使用场景的区别主要分为普通的UPVC/ABS管路、304/316L不锈钢管路、Clean-PVC管路和PVDF管路等。
普通管路：一般工业用水，性价比高，材质多为UPVC/ABS。
不锈钢管路：多为食品级、 医疗级纯化水设备配套，材质多为卫生级304、316不锈钢。
Clean-PVC管路：日本积水洁净管路，适用于析出物要求不是非常严苛的电子行业，比含氟管路性价比高得多
PVDF管路：含氟管路的代表，低析出物指标，欧美标准下半导体行业的标配，施工要求高，贵！
UPVC、ABS、Clean-PVC、PVDF管
3.20仪器仪表阀门
温度表：监控水温，确保纯水设备的稳定运行。RO系统的最佳运行温度为25℃，水温最高不能超过45℃，换热器前后也需加装温度表。
余氯检测仪：主要用于检测给水的余氯数值（小于0.1mg/L），确保RO装置的稳定运行。
SDI测定仪：一般放置在预处理系统后，主要检测给水SDI（SDI＜5），确保RO装置的稳定运行。
浊度检测仪：一般放置在预处理系统后，主要检测给水浊度（浊度＜1.0NTU），确保RO装置的稳定运行。
流量计：监测原水、纯水、浓水、废水流量，单位通常为GPM（加仑/每分钟），LPM(升/每分钟），LPH（升/每小时）。
备注：水处理中加仑多为美制加仑，1加仑（Gal）=3.785升（L）,流量1T/H=4.4GPM。
电导率仪：监测原水、纯水、浓水的电导率，可以根据前后电导率估算出系统的脱盐率（有偏差，实际脱盐率会低于估算脱盐率）。
电阻率仪：主要是检测产水的电阻率，超纯水的产水水质一般以电阻率表示。
pH表：RO系统的pH对难溶盐的结垢和系统回收率有一定的影响，一般维持在7.0-7.5左右时，系统保持最佳工作状态。所以实时检测系统的pH有利于系统的稳定运行，并可根据pH的改变调节酸碱的添加比例。
备注：除了上述的仪器仪表以外，常用的还有氧化还原电位（ORP）表、TOC检测仪等
温度表、SDI测定仪、流量计、电阻率仪
余氯检测仪、浊度检测仪、电导率表、pH表
阀门：纯水系统中常会配置蝶阀、球阀、截止阀、止回阀等调节阀，起调节水流流量及保护相应设备的作用。
蝶阀、球阀、截止阀、止回阀
