水质基础
TDS、硬度与铁锰：水质基础总纲
快速回答
TDS、硬度与铁是三项常被混为一谈的指标：TDS 反映含盐量，硬度反映钙镁带来的结垢风险，铁反映染色与污堵风险。本文给出决定软化、除铁与反渗透是否必要的可操作阈值，以及检测的先后顺序。
TDS、硬度与铁各自测的是什么？
TDS 是溶解性总固体的总质量，单位为 mg/L，现场通常由电导率乘以 0.5–0.7 的系数换算。硬度只统计钙与镁，并以碳酸钙当量表示。铁是单一元素，以总铁（溶解态加颗粒态）的 mg/L 计。三个数字回答三个不同问题：含盐量、结垢倾向与染色倾向。
当溶解物主要是氯化钠时，水可以 TDS 高达 900 mg/L 而几乎没有硬度；另一股水 TDS 只有 180 mg/L，其中 150 mg/L 是碳酸钙，仍然会把加热器结满水垢。把 TDS 当作硬度来用是设备选型中最常见的错误，结果往往是要么漏装软化器，要么反渗透在第一个季节就结垢。
- TDS：mg/L，由电导率 µS/cm 乘以 0.5–0.7 换算
- 硬度：mg/L（以 CaCO₃ 计），按 Ca × 2.5 + Mg × 4.1 计算
- 铁：以总铁 mg/L 计；二价铁溶解后水是清的，氧化成三价铁后可见颗粒
- 碱度：mg/L（以 CaCO₃ 计），与硬度配对决定水垢是否析出
为什么 TDS 相同的两股水表现完全不同？
水的表现取决于 TDS 由哪些离子构成，而不是总量。钠与氯是一价离子，保持溶解，只提高电导率而不结垢。钙与镁是二价离子，在约 60 °C 以上析出碳酸盐，并消耗肥皂。硫酸盐在 25 °C、浓度超过约 1,800 mg/L 时形成硫酸钙结垢通道。二氧化硅超过 100–150 mg/L 后发生聚合，一旦在膜面上烘结就难以清除。
温度与 pH 决定最终结果。以碳酸氢钙形式存在的 500 mg/L TDS，在 20 °C 时可能稳定，到 70 °C 却会结垢，因为碳酸钙溶解度随温度升高而下降。同样浓度若以氯化钠形式存在，在任何生活用水温度下都保持清澈。因此是否软化必须看硬度、碱度与 pH，不能只看一支 TDS 笔。
硬度达到多少需要软化？
是否需要软化，由硬度、温度与下游设备共同决定。低于 60 mg/L（以 CaCO₃ 计）时，多数商业系统不会结垢。60–120 mg/L 时，水温超过 60 °C 后水垢缓慢形成，是否软化取决于加热器、蒸汽发生器与反渗透回收率目标。超过 120 mg/L 时，凡加热水或让反渗透回收率高于 65% 的系统，默认应配软化。
| 硬度（mg/L，以 CaCO₃ 计） | 分级 | 典型表现 | 处理建议 |
|---|---|---|---|
| 0–60 | 软水 | 多数情况下不结垢；低于 50 时偏腐蚀 | 无需软化；检查 pH 与碱度 |
| 60–120 | 中硬 | 水温超过 60 °C 后出现薄层水垢 | 软化可选；按温度与回收率决定 |
| 120–180 | 硬 | 60–80 °C 可见水垢，皂耗上升 | 建议软化 |
| 180–300 | 很硬 | 快速结垢，传热下降 | 必须软化 |
| 高于 300 | 极硬 | 数周内结垢；反渗透很可能结垢 | 软化，必要时勾兑或反渗透 |
分级为实用参考，不是法规限值。加热设备与高回收率反渗透会把处理节点前移。
井水中的铁和锰到什么浓度必须处理？
铁超过 0.3 mg/L 会污染洁具与织物，锰超过 0.05 mg/L 会留下黑色沉积。这两项是世界卫生组织采用的感官阈值，也是反渗透膜开始污堵的起点，因为氧化铁会堵塞进水隔网，常规清洗无法去除。二价铁能通过 0.45 µm 滤膜，水看起来是清的；三价铁被滤膜截留，呈橙色。
| 指标 | 触发值 | 不处理的后果 | 首选措施 |
|---|---|---|---|
| 铁（Fe） | 高于 0.3 mg/L | 橙色污渍、金属味 | 氧化 + 多介质过滤 |
| 锰（Mn） | 高于 0.05 mg/L | 黑色沉积、苦涩味 | 提高 pH 氧化 + 过滤 |
| 浊度 | 高于 1 NTU | 滤芯堵塞、膜污堵 | 多介质过滤 + 5 µm 保安过滤 |
| 硬度 | 高于 120 mg/L（以 CaCO₃ 计） | 加热器与膜面结垢 | 软化或阻垢剂 |
| TDS | 饮用用途高于 600–1,000 mg/L | 矿物质感或咸味 | 反渗透或勾兑 |
| 反渗透进口余氯 | 高于 0.1 mg/L | 膜不可逆氧化 | 活性炭或亚硫酸氢钠 |
选型前应该先拿到哪些检测数据？
一次实验室分析的代价远低于选错设备。取样点应放在压力罐之后、任何处理之前，并注明铁锰样品是否经过现场过滤，因为过滤与不过滤测的是同一金属的不同形态。对井水而言一次取样并不够：暴雨之后与枯水期末都应复测。
| 项目 | 方法 | 选型用途 |
|---|---|---|
| TDS 与电导率 | 重量法或 25 °C 仪表法 | 反渗透级数、泵压、勾兑比例 |
| 硬度 | EDTA 滴定或 ICP | 软化器规格、树脂量、盐耗 |
| 铁与锰 | 比色法，分别测过滤与未过滤样 | 氧化方式、滤料、反洗强度 |
| pH 与碱度 | 电极法与滴定法 | 结垢指数、腐蚀控制、氧化剂投加 |
| 浊度与 SDI15 | 浊度仪与 0.45 µm 滤膜法 | 预过滤精度、反渗透进水可行性 |
| 硝酸盐、硫酸盐、氯化物 | 离子色谱 | 反渗透脱盐校核、腐蚀风险 |
| 细菌总数与大肠菌群 | 膜过滤法或平板计数 | UV 剂量、氯化与脱氯 |
检测报告必须同时记录取样点、日期与是否过滤。
三项指标如何决定工艺路线的顺序？
顺序由每一步能承受什么决定。氧化与过滤放在最前，因为铁锰会污染所有下游表面，包括软化树脂与反渗透膜。软化紧随其后，用于保护加热器并允许反渗透提高回收率。之后才是反渗透，最后由活性炭与 UV 对产水做精处理。
- 01
1. 氧化与过滤
曝气、加氯或臭氧把溶解态铁锰转化为可过滤的氧化物，在多介质或催化滤层中以 10–30 m/h 的滤速去除。
- 02
2. 软化
强酸阳树脂把钙镁交换为钠；CK-SF 系列装填树脂 30–650 kg，盐箱 25–800 L。
- 03
3. 除盐
一级反渗透在 10–15 bar 下去除 95–99% 的溶解盐，CK-RO 系列回收率为 50–75%。
- 04
4. 精处理与杀菌
活性炭去除残余氧化剂与异味，再用 30–40 mJ/cm² 的 UV 或臭氧保护储存水。
什么情况下仅凭 TDS 就应上反渗透？
只有当 TDS 影响口感、工艺限值或法规限值时，反渗透才成立，读数高本身不是理由。饮用水方面，许多人能察觉 600 mg/L 以上的矿物质感或咸味，超过 1,000 mg/L 则难以接受。工艺用水方面，限值来自设备本身：锅炉补水、加湿器、制冰机与饮料配方各有各的数字。
一级反渗透可去除 95–99% 的溶解盐；进水 300 µS/cm、25 °C 时，产水可达 10 µS/cm 以下。低于 600 mg/L 时，活性炭过滤与 UV 通常能以更低代价解决口感与安全问题，且不产生浓水。600–1,000 mg/L 之间，用产水与原水勾兑往往是达到口感目标最省成本的方式。
浓水处置也应纳入同一项决策。50% 回收率的小型反渗透会把排入下水道的盐负荷翻倍；当排放按量计费或市政规则限制 TDS 时，这笔成本会改变比较结果。若建筑同时需要软化水，软化器可能以更低投资解决结垢问题，而不改变 TDS。两种设备不能互相替代；用其中一种去解决另一种的问题，项目最终就会得到一套符合样本、却不符合需求的设备。
一台过滤器能同时解决 TDS、硬度与铁吗？
没有任何一支滤芯能同时解决三项。保安过滤器只能去除到其精度（通常 5–100 µm）的颗粒，溶解盐、硬度与溶解铁都会通过。软化器靠离子交换去除硬度，TDS 几乎不变；每去除 100 mg/L 硬度，钠约增加 46 mg/L。活性炭去除余氯、异味与部分有机物，但不去除盐类与硬度。
反渗透对这三类溶解物的去除率都在 95–99%，但前提是先把铁去掉，因为氧化铁会污堵膜面且清洗无法恢复。实用顺序是：氧化过滤除铁、软化除硬度、反渗透除盐，最后用活性炭与 UV 精处理。若供应商用一台罐体承诺解决三项，那只是在描述一支滤芯，而不是一套工艺。
常见问题
常见问题
以下问题来自实际询价与选型沟通，答案与正文口径一致。