Коагуляци болон флокуляцийн аргаар уснаас өнгө, булингар, замаг болон бусад бичил биетнийг устгахад ашигладаг. Усанд химийн коагулянт нэмэх нь тунадас, бөөгнөрөл үүсэх шалтгаан болдог. Тохиромжтой нөхцөлд төмөр болон хөнгөн цагааныг арилгаж болно. Тунадас, бөөгнөрөл нь тунадасжуулалт болон шүүлтүүрээр цэвэрлэгдсэн уснаас салдаг. Мөн тунгаах аргаар суспензлэгдсэн хатуу бодис болон булингарыг бууруулж болно.

Хийжүүлэлт: Дэгдэмхий органик нэгдэл, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, халдваргүйжүүлэлтийн завсрын бүтээгдэхүүн, зарим амт болон үнэр үүсгэдэг нэгдэл, радон зэргийг хийжүүлэн цэвэрлэдэг. Энэ процесс нь хүчилтөрөгчийг ус руу дамжуулан дэгдэмхий нэгдлүүд болон хийнүүдийг арилгах зорилготой байдаг. Хүчилтөрөгчийн шилжүүлэлтийг нарийн тоног төхөөрөмжийн шаардлагагүйгээр энгийн аргаар агаарыг ус руу оруулдаг. Мөн агааржуулах аргыг төмөр болон манганийг тунадасжуулах, исэлдүүлэхэд ашигладаг байна.

Мембран процесс: Ус цэвэрлэхэд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг ач холбогдол бүхий мембран процессуудад урвуу осмос, хэт ягаан туяа, микро болон нано шүүлтүүрүүд ордог. Эдгээр ихэнхдээ процессуудыг үйлдвэрлэл болон эмийн үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ус үйлдвэрлэхэд ашигладаг байсан бол одоо ундны усыг цэвэршүүлэхэд ашиглаж байна. Мембран процесс нь эмгэг төрүүлэгч нян, Cryptosporidium, Giardia, вирус, бактери зэргийг устгах боломжтой.

Микро шүүлтүүр нь 0.05 мкм-ээс их хэмжээтэй жижиг хэсгүүд нэвчих чадвартай байдаг бөгөөд ихэнх бактери болон амебоидыг устгадаг. Ус цэвэршүүлэх процессод коагуляци болон идэвхжүүлсэн нүүрсний нунтагтай хослуулан вирус, бактери, ууссан органик нүүрстөрөгчийг арилгахад ашигладаг. Мембран микро шүүлтүүр нь ихэвчлэн 0.01-12 мкм нүх сүвэрхэг хэмжээтэй бөгөөд олон шатлал бүхий ус цэвэршүүлэх системд урьдчилан цэвэрлэгээ болгон ашигладаг.

Ультра мембран нь эсрэг осмосын зарчимтай ижил боловч мембран нь илүү том нүх сүвэрхэг байдаг бөгөөд ихэвчлэн 0.002-0.03 микрометр хэмжээтэй, бага даралтад ажилладаг. Ультра мембран нь 800-аас дээш молекул жинтэй органик молекулыг хүлээн авдаггүй бөгөөд 5 бараас бага даралтад ажилладаг .

Нано шүүлтүүр нь хэт ягаан туяаны мембран болон урвуу осмосын  шинж чанар бүхий мембраныг ашигладаг. Нано шүүлтүүр нь натри болон кали зэрэг нэг валенттай ионыг нэвтрүүлдэг бол кальци, магни зэрэг хоёр валенттай ионууд болон 200-аас дээш молекул жинтэй органик молекулуудыг нэвтрүүлдэггүй. Нано шүүлтүүр нь өнгө болон органик нэгдлүүдийг арилгахад илүү үр дүнтэй бөгөөд ажлын даралт нь ихэнхдээ 5 бар байдаг.

Урвуу осмос (RO) нь хагас нэвчих шинж чанар бүхий мембраныг ашиглан ус цэвэршүүлэх технологи юм. Энэхүү мембран технологи нь яг шүүлтүүрийн арга биш бөгөөд урвуу осмос дээр термодинамик параметр болох химийн потенциалаар нэгтгэх шинж чанартай осмос даралтыг ашигладаг. Хагас нэвчүүлдэг мембранаар дамжих осмос нь олон төрлийн молекул, ионуудыг уснаас зайлуулж, усыг цэвэршүүлдэг. Урвуу осмос нь усны бохирдолд байгаа металлын ион, хар тугалга, хүнцэл, фтор, радиум, сульфат, кальци, магни, кали, хром, зэс, нитрат, фтор, фосфор гэх мэт ионууд болон вирусүүдийг цэвэрлэдэг байна. Урвуу осмос мембраны сүвэрхэг бүтэц нь маш нарийн бөгөөд нийт ууссан бодис, нэгдэл, бактери болон вирус зэрэг бохирдлыг 99% хүртэлх уснаас цэвэрлэдэг.

Зураг 5.3. Мембран шүүлтүүрийн харьцуулалт

Идэвхжүүлсэн нүүрсэн шүүлтүүр: Идэвхжүүлсэн нүүрс нь шингээх аргаар усан дахь бохирдуулагч бодисыг устгана. Идэвхжүүлсэн нүүрсний шингээх чадварт нүүрстөрөгчийн хэмжээ, төрөл, бохирдуулагч бодисын шинж чанар, агуулга, усны ерөнхий чанар болон төхөөрөмжид баригдах хугацаа зэрэг олон хүчин зүйл нөлөөлдөг. Идэвхжүүлсэн нүүрсэн шүүлтүүр нь уснаас  суспензлэгдсэн бодис, хлоржуулалтаас үүссэн завсрын бүтээгдэхүүн, пестицид, трихлорметан, усанд үүссэн булингар, амт, үнэр, зарим металл  зэргийг арилгадаг.

Халдваргүйжүүлэх: Усан дахь эмгэг төрүүлэгч бичил биетнийг устгах, тэдгээрийг идэвхгүйжүүлэх зорилгоор халдваргүйжүүлэлтийг хийдэг. Гүний усанд микробиологийн идэвх бага байдаг ба нүх сүв, ан цав зэрэг геологийн шинж чанар болон цооногийн байгууламж, хамгаалалт зэрэг замаар гүний ус бохирдож болно. Халдваргүйжүүлэх олон арга байдаг бөгөөд хлороор халдваргүйжүүлэх арга нь томоохон хэмжээний усан хангамжийн системд өргөн хэрэглэгддэг бол хэт ягаан туяаны халдваргүйжүүлэлтийн арга нь жижиг усан хангамжийн системд илүү түгээмэл ашиглагддаг байна. Харилцан адилгүй бичил биетнүүдийг халдваргүйжүүлэх бодисууд нь өөр өөр байдаг ба тухайн бичил биетнийг халдваргүйжүүлэх нь халдваргүйжүүлэгч бодисын концентраци, барих хугацаа, тухайн бодисын хэрэгцээ, рН, температур зэргээс хамаардаг. 

Хлороор халдваргүйжүүлэх: Хлор нь цэвэр хлорын хий, натрийн гипохлор эсвэл кальцийн гипохлорит хэлбэрээр усанд уусч гипохлорын хүчил (HOCl) ба гипохлоридын ион (OCl^–) үүсгэдэг. Жишээлбэл, хлорын хий нь усанд хурдан уусч, анхандаа гипохлор ба давсны хүчил үүсгэдэг. Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг халдваргүйжүүлэгч бодис хлор (Cl₂)-ыг хэрэглэх үед усанд дараах урвал явагддаг.

Cl₂ + H₂O = HCl + HOCl

Сул хүчил болох гипохлорын хүчил нь устөрөгчийн ион (H⁺) ба гипохлоридын ион (OCl⁻)-д задардаг:

HOCl = H⁺ + OCl⁻

Усан орчинд үүссэн HOCl болон OCl^- -ийн аль аль нь халдваргүйжүүлэлтийн үүргийг гүйцэтгэдэг. Хлороор халдваргүйжүүлэхэд усанд түүний завсрын бүтээгдэхүүнүүд үлдэх боломжтой байдаг тул чанарт байнга хяналт тавьж байх хэрэгтэй.

Хэт ягаан туяаны цацаргалтаар халдваргүйжүүлэх: Энэ нь жижиг хэмжээний түгээлтийн системтэй, хадгалах хугацаа богино усан хангамжид тохиромжтой. Хэт ягаан туяаны ариутгалд усны чанар болон урсгалын хурд ихээхэн нөлөөлдөг. Халдваргүйжүүлэх ус нь өнгө, булингар багатай, сайн чанарын ус байх шаардлагатай. Хэт ягаан туяаг үүсгэхэд тусгай чийдэн ашигладаг бөгөөд зэвэрдэггүй ган болон хуванцраар хийсэн урвалжийн хэсэгт байрлуулдаг. Ихэвчлэн 254 нм долгионы урт үүсгэдэг мөнгөн усны чийдэнг ашигладаг. Хэт ягаан туяагаар халдваргүйжүүлэлтийг хийсний дараа үлдэгдэл завсрын бүтээгдэхүүн үүсдэггүй. Монохроматик хэт ягаан туяаны системүүд 254 нм хурдтай ажилладаг бол полихромат хэт ягаан туяаны системүүд нь өргөн хүрээний гермицидийн долгионы уртыг ашигладаг. Хэт ягаан туяаны цацаргалтаар халдваргүйжүүлэхэд үлдэгдэл завсрын бүтээгдэхүүн үүсдэггүй.

Ион солилцооны арга: Ионы солилцоо гэдэг нь хоёр электролит хооронд эсвэл электролитийн уусмал болон комплекс хооронд ион солилцох процесс юм. Ион солилцоо нь усан дахь ионуудын бохирдлыг бууруулах, цэвэршүүлэх, өндөр эрдэсжилттэй усыг цэнгэгжүүлэх, хатуулаг ихтэй усыг зөөлрүүлэхэд түгээмэл хэрэглэгддэг арга юм. Цеолит, тусгай ион солилцогч материалаар хийгдсэн ион солилцогч давирхай гэх мэт материалаар хийгдсэн ион солилцогчоор усан дахь илүүдэл ион болон эрдэсжилт, хатуулаг ихтэй усыг нэвтрүүлэн усны чанарыг сайжруулдаг. Ион солилцооны арга нь усыг зөөлрүүлэх физик-химийн аргад ордог бөгөөд эерэг цэнэгтэй ионуудыг солилцдог катион солилцогч болон сөрөг цэнэгтэй ионуудыг солилцдог анион солилцогч гэж ангилдаг. Ионит гэж нэрлэгддэг тусгай төрлийн бодис нь өөрийн найрлагад орсон катион анионы аль нэгийг усанд ууссан зарим бодисын катион, анионоор солилцсоноор усыг зөөлрүүлж, бохирдлыг бууруулдаг.

 Ион солилцооны давирхайнууд нь ихэвчлэн сонгомол байдаг бөгөөд хүчиллэг болон шүлтлэг функциональ бүлгийг агуулсан уусдаггүй полимер юм.  Ион солилцогч полимер нэгдлүүдийг катион болон анион солилцооны давирхай гэж ангилдаг.

Катион солилцооны давирхай: Катион солилцооны давирхай нь ковалент холбоогоор холбогдсон сөрөг цэнэг бүхий функционал бүлэгтэй бөгөөд тэдгээр нь эерэг цэнэг бүхий ионуудыг солилцдог. Катионы ион солилцооны давирхайг стирол, дивинил бензол болон сульфоны хүчлийн ко-полимержүүлэлтээр гарган авдаг бөгөөд сульфоны хүчлийн бүлгийг бензолын цагираг дээр (-SO₃H) нийлэгжүүлдэг.

Катион солилцооны процессын механизмыг дараах урвалаар илэрхийлж болно.

R^-H⁺ + A⁺ = R^-A⁺ + H⁺

R - ион солилцогч; A⁺ - эерэг цэнэгтэй металл ион

Катион солилцооны функциональ бүлгүүд нь иончлогдсон үед ион солилцол явагддаг бөгөөд хүчиллэг болон сул хүчлийн төрөлд ангилдаг.

Хүчиллэг катион солилцооны давирхай: Энэ төрлийн давирхайнууд нь ихэнхдээ хүчиллэг шинж чанарыг үзүүлдэг бөгөөд сульфоны хүчлийн бүлгийн R-SO₃H болон R-SO₃Na-ийн аль алинд илүү өндөр ионждог. Ион солилцооны үр дүнд металлын давсыг хүчилд хувиргадаг. Хүчтэй хүчлийн давирхайн Na болон H нь усан орчны рН-ийн бүх мужид ион солилцол өндөр байдаг. Тиймээс хүчиллэг ион солилцлын давирхай нь уусмалын рН-аас үл хамааран ион солилцох чадвартай.

 Сул хүчиллэг катион солилцооны давирхай: Ихэнх сул хүчлийн ион солилцогч нь карбоксил бүлэгтэй (-COOH) ба сул хүчлийн давсны катионуудыг устөрөгч ионоор солилцдог. Сул хүчиллэг ион солилцооны давирхайн нь уусмалын рН-аас ихээхэн хамаарах бөгөөд рН нь 6-аас бага үед ашиглахад тохиромжгүй байдаг.

Анион солилцооны давирхай: Анион солилцооны давирхай нь эерэг цэнэг бүхий функционал бүлэгтэй бөгөөд тэдгээр нь сөрөг цэнэг бүхий ионуудыг солилцдог. Анион солилцооны давирхайг стирол-дивинилбензолын ко-полимержүүлэлтийн бензолын цагиргийг хлорметилалтжуулах замаар  гарган авдаг. Анион солилцооны давирхайг ашиглах үед дараах урвал явагддаг.

R⁺Y^- + B^- = R⁺B^- + Y^-

B^-ба Y^- - анионууд болон сөрөг цэнэгтэй металл ионы комплексууд

Анион солилцооны давирхайг шүлтлэг болон сул шүлтлэг гэж ангилдаг.

Шүлтлэг анион солилцооны давирхай: Энэ төрлийн давирхайнууд нь ионжих чадвар өндөр бөгөөд хүчлүүдийн анионуудыг гидроксил ионоор солилцох чадвартай байдаг. Шүлтлэг анион солилцооны давирхай нь рН-ийн бүх мужид ион солилцдог бөгөөд усыг ионжуулах зорилгоор ихэнхдээ ашигладаг. Давирхайг ашигласны дараа нөхөн сэргээхдээ натрийн гидроксидын уусмалыг хэрэглэнэ.

Сул шүлтлэг анион солилцооны давирхай: Энэ төрлийн давирхай нь сул хүчлийн давирхайтай адилаар уусмалын рН-аас ихээхэн хамаардаг. рН нь 7-оос дээш үед ион солилцох чадвар буурдаг байна. Усыг ион солилцооны давирхай дундуур шүүж цэвэршүүлэх, зөөлрүүлэх бөгөөд усыг цэвэрлэх явцад чанар нь суларсан ион солилцогчийг дахин сэргээх шаардлагатай. Ион солилцогчийн сэргээх нь сийрэгжүүлэх, нөхөн сэргээх химийн бодисыг нэвтрүүлэх, зайлах гэсэн гурван шат дамжлагаар явагддаг.

Сийрэгжүүлэх: Энэ нь ердийн урсгалыг буцаан ион солилцогчийг сийрэгжүүлэх үйл явц бөгөөд олон төрлийн ууссан бодисыг угааж гадагшлуулах процесс юм. Энэ нь ион солилцогчийг нөхөн сэргээхээс өмнө хийгддэг.

Сэргээх: Ион солилцогчийг сэргээх үед катион солилцогч хамгийн багадаа 50%, анион солилцогч хамгийн багадаа 75% сэргээгдэх боломжтой байдаг. Ион солилцогч хэр сайн сэргээгдэх нь угаах усны температур, урсгалын хурд, ионы солилцогчийн нягтаршил зэргээс хамаарна.

Ионы солилцогчийн багтаамж нь ашигласан нөхөн сэргээгч химийн бодисын хэмжээ, концентраци, солилцогчтой холбогдох хугацаа зэргээс хамаарч өөр өөр байдаг. Ион солилцогчийг сэргээхдээ ихэвчлэн давсны уусмалыг ашигладаг ба нөхөн сэргээлтийн цэвэрлэлтээс үүссэн хаягдал усыг бохирын системд нийлүүлэн хаядаг.

Угаах, зайлах: Нөхөн сэргээх үе шатанд ион солилцогчид илүүдэл сэргээгч уусмалын үлдэгдэл үлдэж болох бөгөөд түүнийг угааж зайлуулах хэрэгтэй. Ихэнхдээ нөхөн сэргээх уусмалыг хэрэглэсний дараа ион солилцогчийг бага хурдтайгаар зайлж, үлдэгдэл уусмалыг арилгахын тулд илүү хурдтайгаар зайлж угаана.