以離子交換柱中裝填鈉型樹脂，從上而下通以含有一定濃度鈣離子的硬水為例，以交換柱的深度為橫坐標，以樹脂的飽和度為縱坐標，可繪得某一時刻的飽和度曲線。就整個交換過程而言，樹脂層的變化可分為三個階段。

生物凈化過程

生物凈化是指在微生物的作用下，有機污染物逐漸分解、氧化使其含量逐漸降低的過程。進入水體的有機污染物的凈化，主要有賴于生物化學過程。在這個過程中微生物消耗或吸收了水中的污染物，使得水體向凈化的方向轉變。造成這一轉變的生物化學過程常被稱作生物降解。生物降解是指在微生物作用下，有機化合物轉化為低級有機物和簡單無機物的過程。

生物降解分為好氧生物降解和厭氧生物降解。前者是指在溶解氧（氧分子）存在的條件下，由好氧微生物完成的生物化學反應；后者是指在氧氣不足或無氧氣的情況下，由厭氧微生物完成的生物化學反應。有的微生物既能在有氧條件下進行生物化學反應，也能在無氧或缺氧條件下進行生物化學反應，稱為兼性微生物。

從反應的結果看，好氧生物降解與厭氧生物降解的區別是，前者的產物是穩定的無機物（如CO2、H2O等），后者的產物則不*是上述穩定的無機物，而是還包括甲烷、乙酸等有機物和NH3等氧化不*的無機物。

在未受污染的水體中，水中都有一定濃度的溶解氧。但是，當水體受到有機物的污染后，水體中的微生物就會大量繁殖起來。由于好氧微生物比厭氧微生物生長快，所以好氧微生物首先發展壯大。

當好氧微生物發展到一定數量，它們消耗水中溶解氧的速率有可能超過空氣中的氧氣向水中溶解的速率（稱為復氧速率）。一旦如此，水中的溶解氧濃度就開始迅速下降，直到濃度降到接近零，使水體呈現無氧或缺氧狀態。在缺氧或無氧狀態下，好氧微生物的生長受到抑制，而厭氧微生物則大量繁殖起來，繼承了大部分的自凈工作。

實際上，當一個水體受到較嚴重的有機污染時，水中的溶解氧是隨水的深度變化的，表層水體的溶解氧較高，越往深處溶解氧越低，直至厭氧狀態。因此，好氧微生物集中在水體的上部，阻止了從空氣中補充進來的溶解氧向下層的傳遞，從而維持下層水體的厭氧狀態，使得厭氧微生物集中在水體的底部。