在地球的每一个角落，水资源都是生命之源，但如何将这些自然资源转化为我们可以安全饮用的水，却是一个复杂而精细的过程。每当我们打开家中的水龙头，清澈的水流缓缓而出，这背后隐藏着无数工程师的智慧与努力，是他们让每一滴水都变得纯净而安全。

水的旅程始于天空，以雨滴的形式降落，汇聚成河川与湖泊中的地面水，或渗入地下成为地下水。然而，这些天然水源在未经处理之前，并不能直接饮用。它们中可能含有泥沙、有机污染物、无机盐类以及微生物，这些不速之客是伤寒、霍乱、痢疾等疾病的潜在源头。因此，为了保障人们的健康，饮用水必须经过严格的水处理流程，才能安全地送达千家万户。

水处理的过程并非一成不变，它根据水源的水质特性而有所调整。地下水在流经土壤与岩石时，已经历了一定程度的自然过滤，因此处理起来相对简单。相比之下，地面水则因含有更多的悬浮物与杂质，需要更为复杂的净化步骤。此外，为了满足特定的水质需求，有些水处理厂还会在水中添加特定成分，如氟化物以预防龋齿，或石灰以软化水质、去除多余的钙镁离子。

每一滴我们喝下的干净水，都是水处理工程师们辛勤工作的成果。他们不断研发新的处理技术，力求更高效、更节能。其中，紫外线消毒技术便是一种已成熟应用的水处理技术，利用紫外线的杀菌作用，破坏并消灭水中的有害微生物，既环保又高效。

工程师们对水处理过程的每一步都进行精心测试与微调，确保每一滴水都达到安全饮用的标准。他们的工作不仅关乎我们的健康，更是对地球水资源的珍视与保护。

在这个蓝色星球上，虽然水资源看似丰富，但实际上可供人类直接使用的淡水不足总水量的1%。其余97%是咸水，无法饮用；2%则被冰封在极地与高山之中。因此，珍惜并合理利用每一滴水，显得尤为重要。

在水处理厂中，水会经历一系列复杂的净化步骤。首先，在名为“澄清池”的大型圆形水槽中，水会进行初步的沉淀，让较重的杂质自然沉降到底部。接下来，是更为细致的净化过程。

水在名为“澄清池”的大型圆形水槽里进行沉淀

硬水与软水的奥秘

天然雨水本为弱酸性软水，但在流经土壤时，会溶解岩石中的矿物质，尤其是碳酸盐岩中的钙离子和镁离子。这些矿物质的加入，使得水质变“硬”，同时提升了水的碱性。硬水因其所含矿物质，往往比软水口感更佳。然而，硬水也有其不便之处。在洗涤时，硬水会与肥皂反应生成不溶性沉淀，降低洗涤效果，且留下的矿物离子会在浴缸或淋浴间地板上形成难以清除的水垢。此外，硬水在加热后容易产生碳酸钙等水垢，影响水壶、洗衣机等家用电器的加热效率。

为了应对硬水带来的问题，有些家用电器设备内置了离子交换树脂，通过离子交换的方式软化水质，有效防止水垢的生成。

有些家用电器设备以离子交换树脂软化水质，防止水垢生成。

从湖泊到家中的水龙头：水的净化之旅

初步过滤：水首先通过大型滤网，如同巨大的筛子，将树枝、树叶等大型悬浮物一一滤除。

混凝作用：随后，加入聚合氯化铝等混凝剂，这些物质在水中形成絮状物，它们通过电中和和吸附架桥作用吸附住水中的胶体颗粒，使水质变得更为清澈。

沉淀去除：水流经沉淀槽时，絮状物沉积至底部，而上层则是更加清澈的水。

深层过滤：接下来，水会通过石英砂层，有时还有活性炭层，这些介质能够进一步去除水中的细小颗粒与残余的絮体。

消毒杀菌：在这一步中，会加入少量的含氯消毒剂，以杀死水中可能残留的病原微生物，确保水质的安全。

除味充气：为了去除水中可能存在的不佳味道与挥发性有机物（如硫化氢），需要用到活性炭吸附或高级氧化技术。

储存与配送：处理完毕的水会被贮存在加盖的清水池或水塔中，等待通过水泵与水管网络，被输送到每一户家庭。

污泥回收：在净化过程中产生的沉淀污泥，部分经过适当处理后可以作为农田与花园的土壤改良剂，实现资源的循环利用。

从湖泊到水龙头，每一滴水都经历了从浑浊到清澈的蜕变。这背后，是无数水处理工程师的智慧与汗水，是他们让每一滴水都充满了生命的活力与希望。让我们在享受这清澈水源的同时，也不忘珍惜与保护这份来之不易的宝贵资源。

文中图片均来源于《How it works》杂志

作者：《how it works》科普团队

审核：孙明轩 上海工程技术大学 教授

来源: 科普中国创作培育计划

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