II. Терминология на процеса и оборудването (оборудването е носител на процеса, а процесът е ядрото на оборудването)
1. Мембранен биореактор (MBR): Нов тип оборудване за пречистване на вода, съчетаващо технология за мембранно разделяне и биологично пречистване, използвано главно в общинска канализация, пречистване на промишлени отпадъчни води и повторно използване на регенерирана вода. Има много видове мембранни биореактори, но в областта на пречистването на водата обикновено се отнася конкретно до типа разделяне на твърдо-течно вещество. Неговата основна технологична характеристика е използването на мембранни модули за замяна на вторичния утаителен резервоар. MBR мембраните се класифицират на MBR микрофилтрационни мембрани и MBR ултрафилтрационни мембрани според тяхната прецизност на разделяне.
2. Плитък среден филтър: Устройство, което филтрира примеси в течност през меден слой. Неговият принцип на работа използва главно ефектите на адсорбция, задържане и утаяване на медийния слой (като кварцов пясък, гранат и др.) за отстраняване на суспендирани твърди частици, колоиди, органична материя, бактерии и други примеси от течността, като по този начин се постига целта за пречистване на качеството на водата.
Забележка: Като цяло вид пясъчен филтър, филтрите с плитка медия имат по-ниска височина на пакетиране на медията и по-висока скорост на филтриране, но тяхната точност на филтриране обикновено е по-ниска от тази на филтрите с кварцов пясък. Те също са подходящи за по-широк диапазон от условия на качеството на водата.
3. Филтър с кварцов пясък: известен още като пясъчен филтър (SF), той използва кварцов пясък като филтърна среда. Под определено налягане вода с висока мътност преминава през определена дебелина на гранулиран или не-зърнест кварцов пясък. Отстранява утайки, колоиди, метални йони и органични вещества, като по този начин намалява мътността и пречиства водата.
4. Мултимедиен филтър (MMF): Използва две или повече филтърни медии. Под определено налягане водата с висока мътност преминава през определена дебелина на гранулиран или не-гранулиран материал, като ефективно премахва суспендираните примеси и избистря водата. Често използваните филтриращи среди включват кварцов пясък, антрацит и манганов пясък. Използва се главно за пречистване на вода, отстраняване на мътност, омекотяване на вода и пред-пречистване на чиста вода, като се постига мътност на отпадъчните води под 3 градуса. Забележка: В областта на пречистването на водата филтрите с кварцов пясък и мулти-медийните филтри често се използват взаимозаменяемо. Ключът към тяхното основно приложение се крие в избора (вид и модел) на филтърната среда и правилното пълнене.
5. Филтър с активен въглен (ACF): вид филтър, пълен с активен въглен за филтриране на свободни вещества, микроорганизми и йони на някои тежки метали от водата и ефективно намаляване на цвета на водата. Активният въглен може да се класифицира основно по материал, като например въглища,-дърва и орехови-.
Забележка: В областта на пречистването на водата правилният избор на нейния адсорбционен капацитет (йодно число) е от решаващо значение. Обикновено 600-800 mg/g е достатъчно за предварителна обработка на промишлена чиста вода; стандартите за питейна вода обикновено изискват 800-1000 mg/g; а за пречистена вода, вода за инжекции и ултрачиста вода с електронен клас обикновено се изискват 1000-1200 mg/g.
6. Омекотител за вода (SF): Известен също като омекотител, той използва катионобменна смола от натриев -тип за отстраняване на калциеви и магнезиеви йони от водата, намалявайки твърдостта на водата.
Забележка: Омекотителите за вода по същество се основават на йонен обмен, за разлика от други механични филтри в етапа на предварителна обработка, които основно работят чрез прихващане и адсорбция. Следователно изборът на резервоар изисква разглеждане на дебита и скоростта, съотношението на диаметъра [φ=√(4Q/π/v)] и, което е по-важно, определяне на подходящото количество на смола и изчисляване на разумен цикъл на регенерация въз основа на твърдостта на суровата вода.
Когато суровата вода е общинска чешмяна вода, нейната твърдост обикновено е ниска (<<50mg/L), and softening is usually unnecessary (scale inhibitors can be used as a substitute). Alternatively, tank selection and resin loading can be simply calculated based on flow rate.
7. Само-почистващ се филтър (SCF): Това е напълно автоматично интелигентно устройство за управление, което използва филтърен екран за директно улавяне на примесите във водата, премахване на суспендирани твърди вещества и прахови частици, намаляване на мътността, пречистване на качеството на водата и намаляване на замърсяването на системата, водораслите и корозията. Пречиства водата и предпазва оборудването на системата за нормална работа.
8. Филтър с подредени дискове: Известен още като филтър с подредени дискове или филтър с подредени пластини, това е вид само-почистващ се филтър, който използва модулен дизайн (елементи могат да се комбинират свободно), за да уловят суспендирани твърди частици през канали, образувани между филтърните дискове. По време на обратното промиване водата тече в обратна посока, за да отстрани замърсителите. Филтърният блок на дисков филтър се състои от подредени, набраздени или оребрени пръстеновидни подсилени пластмасови филтърни дискове, често означени с "2", "3" или "4". Неговата точност на филтриране обикновено е 5-200 μm.
Забележка: При пречистване на вода дисковите филтри често се използват като пред{0}}филтри в системи за ултрафилтрация с точност от 50-100 μm, функциониращи подобно на защитен филтър.
9. Прецизен филтър: Обикновено използва външна обвивка от неръждаема стомана. Вътрешно той използва тръбни филтриращи елементи като филтри от разтопен-полипропилен, изпреден-тел, нагънат, титан или филтри с активен въглен. Различните филтърни елементи се избират въз основа на филтриращата среда и процеса на проектиране, за да се постигне необходимото качество на отпадъчните води.
Забележка: Разликата между фина филтрация и микрофилтрация не е напълно ясна. Микрофилтрацията, широко дефинирана, има прецизност на филтриране от приблизително 0,1-50 μm; тясно дефинираната филтрация (по-специално микропореста мембранна филтрация) има точност от приблизително 0,1-10 μm; докато фината филтрация има диапазон на точност от приблизително 0,1-100/200 μm.
10. Филтър за сигурност: Както подсказва името, когато устройство за прецизно филтриране-ниво на филтриране се използва за защита на друго оборудване в система като RO, основната му функция е защита, оттук и името „филтър за сигурност“.
11. Ръкавен филтър: Известен също като ръкавен филтър за обработка на вода, той се състои от филтърна торба, поддържана от метална мрежеста кошница. Течността се влива през входа, филтрира се от филтърната торба и изтича през изхода. Примесите се улавят във филтърната торба и филтърът може да се използва повторно след смяна на филтърната торба. Общата прецизност на филтриране е 1-100 μm, попадаща в категорията за прецизност и често се използва като филтър за сигурност.
12. PP разтопен-патронен филтър: Тип патронен филтър. Неговият основен филтърен елемент е PP разтопен-патрон, тръбен филтърен материал, изработен от полипропилен (PP) чрез разтопен-процес. Общата прецизност на филтриране е 0,5-100 μm, попадаща в категорията на фината филтрация и често се използва като защитен филтър.
13. Механичен филтър: Филтър, който основно използва механично физическо прихващане и адсорбция. Следователно по същество филтрите за предварителна обработка и защитни филтри, споменати по-горе, с изключение на омекотяващите филтри, всички принадлежат към категорията на механичните филтри. Въпреки това, в областта на пречистването на водата, „механичният филтър“ понякога се използва конкретно за пясъчни филтри или мулти-медийни филтри (това е по-малко точен израз).
14. Филтър за тръбопровод: Състои се главно от свързващи тръби, цилиндър, филтърна кошница, фланци, капаци на фланци и крепежни елементи, монтирани на тръбопроводи за отстраняване на по-големи твърди примеси от течности, защита на оборудването надолу по веригата (помпи, инструменти и т.н.) и осигуряване на стабилна работа. Често срещаните примери включват тръбни филтри тип Y- и кошничкови филтри.
15. Канален смесител: Устройство, което постига равномерно смесване на флуиди, докато те протичат през тръба, използвайки специфичен компонент или смесителен елемент. В системите за пречистване на вода обикновено се използва за свързване към тръбопроводи при добавяне на различни агенти като коагуланти, редуциращи агенти и инхибитори на котления камък.
16. Микрофилтрация (MF): Известен също като микропореста мембранна филтрация, това е мембранен процес, който използва разликата в статичното налягане като движеща сила и действието на пресяване на сито-подобна на филтърна среда мембрана за разделяне. Точността на филтриране е приблизително 0,1-10 μm. Той задържа главно колоиди, суспендирани твърди вещества и бактерии в разтвореното вещество чрез пресяване. Работното налягане е приблизително 0,07-0,2 MPa.
17. Ултрафилтрация (UF): Процес на мембранно разделяне с прецизност на филтриране между микрофилтрация и нанофилтрация, задвижван от налягане и базиран на принципа на пресяване. Неговата прецизност на филтриране е приблизително 0,002-0,1 μm (2-100 nm), а границата на молекулното тегло (MWCO) е приблизително 1000-200 000 далтона (Da). Може ефективно да премахва частици, колоиди, бактерии, пирогени и органични вещества с високо молекулно тегло от водата. Работното налягане е приблизително 0,1-0,3 MPa.
Забележка: Размерът на порите на ултрафилтрационните мембрани, използвани в системите за свръхчиста вода в полупроводниковата индустрия, е приблизително 0,005 μm, а MWCO е приблизително 6000 Da.
18. Нанофилтрация (NF): Прецизността на филтриране е между ултрафилтрация и обратна осмоза. Той се-задвижва от налягане и постига главно разделяне чрез принципи като пресяване, дифузия на разтваряне, отблъскване на заряда и ефекта на Донан. Неговата прецизност на филтриране е приблизително 1-2 nm, а границата на молекулното тегло е приблизително 200-1000 далтона. Той може ефективно да отстранява вторични и многовалентни йони, различни вещества с молекулно тегло над 200 и частично да премахва едновалентни йони и вещества с молекулно тегло под 200. Постига селективно разделяне между йони с различни валентности до известна степен. Работното налягане е 0,3-0,6 MPa.
19. Обратна осмоза (RO): Задвижван от разликата в налягането, налягането се прилага към захранващия разтвор от страната на захранването. Когато налягането превиши своето осмотично налягане, разтворителят ще проникне срещу естествената осмотична посока, като по този начин ще се получи пермеат от страната на ниско-налягане на мембраната и ще се концентрира от страната с високо-налягане. Принципът на работа на мембраните за обратна осмоза се обяснява главно с теории като разтваряне-дифузия, преференциална адсорбция-капилярен поток и водородно свързване. Неговата прецизност на филтриране е приблизително 0,1-1 nm, а границата на молекулното тегло е приблизително 100 Da. Той ефективно отстранява различни неорганични солеви йони и различни вещества с молекулно тегло над 100. Работното налягане е приблизително 0,7-7 MPa.
20. Керамична мембрана: Асиметрична мембрана, образувана от неорганични керамични материали чрез специален процес. Неговият основен принцип на разделяне е пресяване с прецизност на филтриране от приблизително 0,001-1 μm (1-1000 nm). Той ефективно отстранява суспендираните твърди вещества, колоидите, микроорганизмите и макромолекулите от водата, докато водата, малките молекули и йоните на неорганичната сол могат да преминат нормално.
Забележка: Подобно на нанофилтрацията, пазарното приложение на керамичните мембрани все още не е напълно развито, но изследванията са много активни и практическите приложения все още са относително ограничени.
21. Електродиализа (ED): Комбинация от електрохимични и диализни дифузионни процеси. Задвижван от външно DC електрическо поле, той използва селективната пропускливост на йонообменните мембрани (полу-пропускливи мембрани) (т.е. катионите могат да преминават през катионообменните мембрани, а анионите могат да преминават през анионобменните мембрани), карайки катиони и аниони да се движат съответно към анода и катода.
22. Електродейонизация (EDI): Известен също като електро-дейонизация или електродиализа в-слойно легло, този процес на пречистване на водата съчетава електродиализа и йонообменни технологии. Чрез селективното проникване на анионни и катионобменни мембрани и йонообменния ефект на смолата, той постига насочена йонна миграция и дълбоко обезсоляване под постояннотоково електрическо поле, произвеждайки вода със съпротивление над 15 MΩ*cm.
Принципът му включва запълване на мембранното пространство на електродиализния блок с йонообменна смола. H+ и OH- йони, генерирани от хидролизната йонизация, заедно с електрическото поле, едновременно постигат миграция на йони и регенериране на смола. Това елиминира необходимостта от киселинно{4}}основно химическо регенериране, което го прави по-екологичен и силно автоматизиран.
23. Непрекъсната електродейонизация (CEDI): Подобна като основна структура и принцип на работа на EDI, най-голямата разлика се крие в това дали камерата за концентрат също е пълна с йонообменна смола и дали се получава отделен разряд на вода от електрода.
24. Анионно легло: Анионен обменник, основният му принцип на работа е да използва хидроксидни йони в анионобменна смола за обмен на други аниони във водата.
25. Катионно легло: Катионен обменник, основният му принцип на работа е да използва водородни или натриеви йони в катионобменна смола за обмен на други катиони във водата. В зависимост от химикалите, използвани за регенериране на смола, тя може да бъде разделена на водороден-тип и натриев-тип; последният е често срещаният тип омекотител за вода.
26. Дегазатор: известен също като дегазираща кула/отстранител на въглерод, това е устройство, което премахва свободния въглероден диоксид от водата чрез използване на принудително-въздушно обезгазяване.
Забележка: В полето за пречистване на водата обикновено се поставя след катионен обмен (сценарий 2B3T) или оборудване за обратна осмоза на първи-етап (по-задълбочено от обикновеното регулиране на pH). Когато концентрацията на HCO3- в суровата вода е по-малка или равна на 50 mg/L, идеалният остатъчен CO2 във водата на продукта след дегазиране от дегазатора е по-малък или равен на 5 mg/L.
27. Дву-легла, три-кула (2B3T) / SC+DG+ (WA/SA): Това е комбиниран процес, интегриращ катионен обмен, дегазация и анионен обмен за ефективно отстраняване на катиони и аниони от водата. 2B представлява два слоя (катионен слой и анионен слой), а 3T представлява три кули (две легла + кула за декарбонизация).
Неговият основен принцип на работа е както следва: Катионно легло: Използва катионобменна смола за адсорбиране на катиони във водата. Типът смола е SC (силен киселинен катион, съкратено като силен катион). Декарбонизираща кула: Използва се за отстраняване на CO2 (въглероден диоксид) от водата, като намалява алкалността (HCO3-) чрез този процес. Анионно легло: Използва анионобменна смола за адсорбиране на аниони във водата. Типът смола е WA+SA (смес от слаби и силни аниони).
2B3T е ефективен процес на обезсоляване, който предхожда RO и се използва широко в различни области. Неговият капацитет за качество на водата/обезсоляване на продукта е сравним с едно-етапен RO и има по-широк диапазон от влиятелни условия за качество на водата в сравнение с RO системите. В процесите за подготовка на ултрачиста вода в електронната индустрия 2B3T се запазва, тъй като неговият анионен слой показва превъзходна ефективност на отстраняване за специфични слабо основни аниони (силиций, бор) в сравнение с конвенционалния RO.
28. Силна киселинна катионна смола (SC): Това е йонообменна смола със сулфонови киселинни групи (-SO3H) като обменни групи. Неговата йонообменна последователност е Fe3H.
+> Al3+> Pb2+> Ca2+> Mg2+> K+> Na+>H+. Обичайните омекотяващи смоли (натриев-тип катионобменни смоли) принадлежат към тази категория.
29. Strong Base Anion Exchange Resin (SA): This is an ion exchange resin with quaternary ammonium groups (such as -N(CH3)3OH) as its core functional groups. Its basicity depends on the type of amine group and its spatial structure. The ion exchange order is SO42--> NO3-> Cl-> HCO3->ОХ-.
Забележка: В системите за свръхчиста вода, тъй като основните процеси на обезсоляване имат относително ограничени скорости на отстраняване на бор, често се изискват допълнителни йонообменни процеси на отстраняване на бор. Обикновено се използват анионобменни смоли със силна основа или специални смоли за премахване на бор (UP7530# 760 RMB/L, CH-99# 450 RMB/L и т.н.). Последните са предимно макропорести хелатни йонообменни смоли, принадлежащи към специалните смоли, като цените им обикновено са много по-високи, но ефектите често са по-значими.
30. Слаба киселинна катионна смола (WC): Това е йонообменна смола, използваща групи на карбоксилна киселина (-COOH), фосфатни групи (-PO2H2) и фенолни групи (-C6H5OH) като обменни групи. Редът на йонообмен е H+ > Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+, K+ > Na+.
Забележка: Йонната селективност на слаби киселинни/основни смоли зависи главно от валентното състояние на йона и радиуса на хидратирания йон, в реда на: йони с по-висока валентност > йони с по-ниска валентност, йони с по-малък радиус > йони с по-голям радиус. Въпреки това, H+ и OH- йони образуват спрегнати киселинни/основни системи със съответните им функционални групи със слаба киселина и слаба основа, съответно, и следователно се адсорбират за предпочитане. Редът на обмен на други йони е в съответствие с този на силни киселинни/основни смоли.
31. Weak-Base Anion Exchange Resin (WA): This type of ion exchange resin uses primary amine groups (-NH2), secondary amine groups (-NHR), or tertiary amine groups (-NR2) as its core functional groups. Its basicity depends on the type and spatial structure of the amine groups. The ion exchange sequence is: OH ->цитрат 3- > SO42- > тартарат 2- > оксалат 2- > PO43- > NO3- > Cl- > CH3COO- > HCO3-.
32. Смесен слой (MB): Този тип йонообменна смола смесва катионни и анионобменни смоли в специфично съотношение в рамките на един и същи йонообменник. Тъй като йоните H+ и OH-, влизащи във водата, веднага образуват водни молекули с много ниска йонизация след смесен йонообмен, реакцията на обмен протича много старателно.
Забележка: За разлика от полиращите смесени легла, обикновените смесени легла могат да бъдат непрекъснато регенерирани. Следователно, въпреки че обикновено не се изисква солеността на притока към смесено легло да бъде твърде висока (прекомерната соленост ще доведе до прекалено честа регенерация), тя може да се използва самостоятелно, когато изискванията за качество на водата на продукта не са високи.
33. Симулирано движещо се легло (SMB): Използва серия от фиксирани-уплътнителни колонни легла, през които захранващата течност непрекъснато циркулира. В този процес адсорбционната смола или йонообменната смола във фиксирания слой се използва за отстраняване на целеви вещества, като примеси, йони и пигменти.
Забележка: SMB и PMB имат значителни разлики в дефиницията. Въпреки това, когато се използва много-етапно (тандемно) полиране, много-етапната PMB циркулационна система формира де факто SMB система. Следователно в системите за ултрачиста вода термините SMB и PMB често се използват взаимозаменяемо.
34. Полиращ смесен слой (PMB): Известен също като смесен слой за еднократна употреба, това е устройство за дълбоко пречистване в края на процеса на обработка на вода. Той използва не-възобновяема смесена йонообменна смола (H-тип катионобменна смола и OH-тип анионообменна смола) за допълнително подобряване на качеството на произведената вода, постигайки съпротивление от 18,2 MΩ*cm и контролиращи показатели като TOC и SiO2.
35. Мембранно дегазиране (MDG): Това е устройство за разделяне на газ-течност, базирано на технология за мембранно разделяне. Той използва принципа на дифузия за отстраняване на разтворени газове (като въглероден диоксид, кислород и амонячен азот) от течности. Основната му технология се състои в използването на мембранна структура от кухи влакна за увеличаване на контактната площ на газ-течност. Миграцията на газ към външната страна на мембраната се задвижва от вакуум или разлика в налягането, постигайки високоефективно обезгазяване.
36. Ултравиолетов (UV) стерилизатор: Физически метод, който използва ултравиолетова светлина за разрушаване на ДНК/РНК молекулярната структура на микроорганизмите, за да се постигне стерилизация. Отличава се с мигновена високо{2}}енергийна ултравиолетова светлина и силна проникваща сила. Неговият принцип на стерилизация включва главно нуклеинови киселини, абсорбиращи ултравиолетова светлина с дължина на вълната 253,7 nm, причинявайки анормална генетична функция и трайна инактивация.
37. TOC Remover (TOC-UV): Устройство, което използва ултравиолетова светлина с висок-интензитет (185nm и 253,7nm ултравиолетова светлина, работещи синергично), за да разруши молекулярната структура на общия органичен въглерод (TOC) във водата, карайки го да се разложи на CO2 и H2O. Това ефективно намалява съдържанието на органична материя във водата, подобрява чистотата на водата и е подходящо за подготовка на свръхчиста вода и сценарии за пречистване на вода с високи-изисквания.
38. Приложение:
Препоръчителни диапазони на скорост на филтриране за обикновено филтриращо оборудване:
Филтър за плитка среда: 10-40 m/h;
Еднослоен-филтър: 8-10 m/h;
Дву{0}}слоен филтър: 10-14 m/h;
Троен-слоен филтър: 18-20 m/h;
Филтър с активен въглен: 8-20 m/h;
Омекотител: 15-30 м/ч;
Анион-катионен слой: 20-30 m/h;
Обикновено смесено легло: 30-40 m/h или 20-30 BV/h;
Полиращ смесен слой: 40-60 m/h или 30-40 BV/h.