II. Термінологія процесу та обладнання (обладнання є носієм процесу, а процес є ядром обладнання)
1. Мембранний біореактор (MBR): новий тип обладнання для очищення води, що поєднує технологію мембранної сепарації та біологічну очистку, в основному використовується для очищення муніципальних стічних вод, очищення промислових стічних вод і повторного використання регенерованої води. Існує багато типів мембранних біореакторів, але в галузі очищення води це, як правило, відноситься до типу розділення твердої-рідинної речовини. Його основною технологічною особливістю є використання мембранних модулів замість вторинного відстійника. Мембрани MBR класифікуються на мікрофільтраційні мембрани MBR і ультрафільтраційні мембрани MBR відповідно до їх точності розділення.
2. Неглибокий середній фільтр: пристрій, який фільтрує домішки в рідині через шар середовища. Його принцип роботи в основному використовує ефекти адсорбції, утримування та седиментації шару середовища (наприклад, кварцовий пісок, гранат тощо) для видалення зважених твердих речовин, колоїдів, органічних речовин, бактерій та інших домішок із рідини, таким чином досягаючи мети очищення якості води.
Примітка. По суті, фільтри з неглибоким середовищем є різновидом піщаного фільтра. Вони мають нижчу висоту упаковки середовища та вищу швидкість фільтрації, але їх точність фільтрації, як правило, нижча, ніж у кварцово-піщаних фільтрів. Вони також підходять для більш широкого діапазону умов якості води.
3. Фільтр з кварцового піску: також відомий як піщаний фільтр (SF), він використовує кварцовий пісок як фільтруюче середовище. Під певним тиском вода з високою каламутністю пропускається через певну товщу зернистого або не-зернистого кварцового піску. Він видаляє осад, колоїди, іони металів і органічні речовини, тим самим зменшуючи каламутність і очищаючи воду.
4. Мультимедійний фільтр (MMF): використовує два або більше фільтруючих засобів. Під певним тиском вода з високою каламутністю пропускається через певну товщину гранульованого чи не-гранулятного матеріалу, ефективно видаляючи зважені домішки та очищуючи воду. Зазвичай використовувані фільтрувальні матеріали включають кварцовий пісок, антрацит і марганцевий пісок. В основному використовується для очищення води, видалення каламутності, пом’якшення води та попередньої-підготовки чистої води, досягаючи каламутності стічних вод нижче 3 градусів. Примітка. У сфері очищення води фільтри з кварцового піску та мульти-фільтри часто використовуються як взаємозамінні. Ключ до їх основного застосування полягає у виборі (типу та моделі) фільтруючого матеріалу та правильному наповненні.
5. Фільтр з активованим вугіллям (ACF): тип фільтра, наповненого активованим вугіллям для фільтрації вільних речовин, мікроорганізмів і деяких іонів важких металів з води та ефективного зменшення кольору води. Активоване вугілля в основному можна класифікувати за матеріалом, наприклад на основі вугілля-, на основі-дерева-і-на основі горіхової шкаралупи.
Примітка: у сфері очищення води відповідний вибір її адсорбційної здатності (йодного числа) є вирішальним. Зазвичай 600-800 мг/г достатньо для попередньої обробки промислової чистої води; стандарти питної води зазвичай вимагають 800-1000 мг/г; а для очищеної води, води для ін’єкцій та ультрачистої води електронного класу зазвичай потрібно 1000-1200 мг/г.
6. Пом’якшувач води (SF): також відомий як пом’якшувач, він використовує катіонообмінну смолу-типу натрію для видалення іонів кальцію та магнію з води, зменшуючи жорсткість води.
Примітка. Пом’якшувачі води в основному засновані на іонному обміні, на відміну від інших механічних фільтрів на етапі попередньої обробки, які в основному працюють шляхом перехоплення та адсорбції. Таким чином, вибір бака вимагає врахування швидкості потоку та швидкості, співвідношення діаметра [φ=√(4Q/π/v)] і, що більш важливо, визначення відповідної кількості завантаження смоли та розрахунку прийнятного циклу регенерації на основі жорсткості сирої води.
Якщо сирою водою є міська водопровідна вода, її твердість зазвичай низька (<<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. Самоочисний-фільтр (SCF): це повністю автоматичний інтелектуальний пристрій керування, який використовує сітку фільтра для безпосереднього перехоплення домішок у воді, видалення зважених твердих частинок і частинок, зменшення каламутності, очищення якості води та зменшення забруднення системи, водоростей і корозії. Він очищає воду і захищає обладнання системи для нормальної роботи.
8. Багатошаровий дисковий фільтр: також відомий як дисковий фільтр або багатошаровий пластинчастий фільтр, це тип само{1}}очищувального фільтра, який використовує модульну конструкцію (блоки можна вільно комбінувати) для уловлювання завислих частинок через канали, утворені між дисками фільтра. Під час зворотного промивання вода тече в протилежному напрямку для видалення забруднень. Фільтруючий блок дискового фільтра складається з кільцевих, рифлених або ребристих кільцевих армованих пластикових фільтруючих дисків, часто позначених «2», «3» або «4». Його точність фільтрації зазвичай становить 5-200 мкм.
Примітка. Під час очищення води дискові фільтри часто використовуються як попередні -фільтри в системах ультрафільтрації з точністю 50–100 мкм, функціонуючи подібно до захисного фільтра.
9. Прецизійний фільтр: зазвичай використовує зовнішню оболонку з нержавіючої сталі. Внутрішньо він використовує трубчасті фільтруючі елементи, такі як фільтри з розплаву ПП-дуття, дротяні-прядіння, гофровані фільтри, фільтри з титану або активованого вугілля. Різні фільтруючі елементи вибираються на основі середовища фільтрації та процесу розробки для досягнення необхідної якості стічної води.
Примітка. Різниця між тонкою фільтрацією та мікрофільтрацією не зовсім зрозуміла. Мікрофільтрація в широкому сенсі має точність фільтрації приблизно 0,1-50 мкм; вузька фільтрація (зокрема мікропориста мембранна фільтрація) має точність приблизно 0,1-10 мкм; тоді як тонка фільтрація має діапазон точності приблизно 0,1-100/200 мкм.
10. Фільтр безпеки: як випливає з назви, коли прецизійний фільтр-пристрій фільтрації рівня використовується для захисту іншого обладнання в системі, наприклад RO, його основною функцією є захист, звідси й назва «фільтр безпеки».
11. Мішковий фільтр: також відомий як мішковий фільтр для очищення води, він складається з мішкового фільтра, що підтримується кошиком з металевої сітки. Рідина надходить через вхідний отвір, фільтрується за допомогою фільтр-мішка і витікає через вихідний отвір. Домішки затримуються в фільтруючому пакеті, і після заміни фільтрувального пакета фільтр можна використовувати повторно. Загальна точність фільтрації становить 1-100 мкм, що відноситься до категорії точності, і часто використовується як фільтр безпеки.
12. PP Melt-blown Cartridge Filter: тип картриджного фільтра. Його основним фільтруючим елементом є поліпропіленовий картридж із роздувом-з розплаву, трубчастий фільтруючий матеріал, виготовлений із поліпропілену (PP) за допомогою процесу роздування-з розплаву. Загальна точність фільтрації становить 0,5-100 мкм, що відноситься до категорії тонкої фільтрації, і часто використовується як фільтр безпеки.
13. Механічний фільтр. Фільтр, який переважно використовує механічне фізичне перехоплення та адсорбцію. Тому, по суті, фільтри попередньої обробки та фільтри захисту, згадані вище, за винятком фільтрів пом’якшення, усі належать до категорії механічних фільтрів. Однак у сфері очищення води «механічний фільтр» іноді використовується для позначення піщаних фільтрів або мультимедійних-фільтрів (це менш точний вислів).
14. Трубопровідний фільтр: в основному складається зі з’єднувальних труб, циліндра, фільтрувального кошика, фланців, фланцевих кришок і кріпильних елементів, встановлених на трубопроводах для видалення більших твердих домішок із рідин, захисту обладнання, яке знаходиться нижче за потоком (насоси, інструменти тощо), і забезпечення стабільної роботи. Загальні приклади включають трубчасті фільтри типу Y- і кошикові фільтри.
15. Канальний змішувач: пристрій, який досягає рівномірного змішування рідин під час їх протікання через трубу за допомогою певного компонента або змішувального елемента. У системах очищення води він зазвичай використовується для підключення до трубопроводів при додаванні різних агентів, таких як коагулянти, відновники та інгібітори накипу.
16. Мікрофільтрація (MF): також відома як мікропориста мембранна фільтрація, це мембранний процес, який використовує різницю статичного тиску як рушійну силу та розсіювальну дію мембрани фільтрувального середовища, подібної до сита, для розділення. Точність фільтрації становить приблизно 0,1-10 мкм. Він в основному утримує колоїди, зважені тверді речовини та бактерії в розчиненій речовині через просіювання. Робочий тиск приблизно 0,07-0,2 МПа.
17. Ультрафільтрація (UF): процес мембранного розділення з точністю фільтрації між мікрофільтрацією та нанофільтрацією, керований тиском і заснований на принципі просіювання. Його точність фільтрації становить приблизно 0,002-0,1 мкм (2-100 нм), а гранична молекулярна маса (MWCO) становить приблизно 1000-200000 дальтон (Да). Він може ефективно видаляти з води частинки, колоїди, бактерії, пірогени та високомолекулярні органічні речовини. Робочий тиск приблизно 0,1-0,3 МПа.
Примітка. Розмір пор ультрафільтраційних мембран, які використовуються в системах надчистої води в напівпровідниковій промисловості, становить приблизно 0,005 мкм, а MWCO становить приблизно 6000 Да.
18. Нанофільтрація (NF): точність фільтрації знаходиться між ультрафільтрацією та зворотним осмосом. Він керується тиском-і в основному досягає розділення за допомогою таких принципів, як просіювання, дифузія розчинення, відштовхування заряду та ефект Доннана. Його точність фільтрації становить приблизно 1-2 нм, а межа молекулярної маси становить приблизно 200-1000 Дальтон. Він може ефективно видаляти вторинні та багатовалентні іони, різні речовини з молекулярною масою більше 200, а також частково видаляти одновалентні іони та речовини з молекулярною масою менше 200. Він досягає певного селективного розділення між іонами різної валентності. Робочий тиск 0,3-0,6 МПа.
19. Зворотний осмос (RO): Завдяки різниці тиску тиск прикладається до живильного розчину з боку подачі. Коли тиск перевищує його осмотичний тиск, розчинник буде проникати проти природного осмотичного напрямку, таким чином отримуючи пермеат на стороні низького -тиску мембрани та концентруючись на стороні високого-тиску. Принцип роботи зворотньоосмотичних мембран в основному пояснюється такими теоріями, як розчинення-дифузія, переважна адсорбція-капілярний потік і водневий зв’язок. Його точність фільтрації становить приблизно 0,1-1 нм, а межа молекулярної маси становить приблизно 100 Да. Він ефективно видаляє різні іони неорганічної солі та різні речовини з молекулярною масою більше 100. Робочий тиск становить приблизно 0,7-7 МПа.
20. Керамічна мембрана: асиметрична мембрана, сформована з неорганічних керамічних матеріалів за допомогою спеціального процесу. Його основним принципом розділення є просіювання з точністю фільтрації приблизно 0,001-1 мкм (1-1000 нм). Він ефективно видаляє з води зважені тверді речовини, колоїди, мікроорганізми та макромолекули, тоді як вода, малі молекули та іони неорганічної солі можуть проходити нормально.
Примітка: як і нанофільтрація, ринкове застосування керамічних мембран ще не повністю зріло, але дослідження дуже активні, а практичне застосування все ще відносно обмежене.
21. Електродіаліз (ЕД): поєднання електрохімічних і діалізних процесів дифузії. Керуючись зовнішнім електричним полем постійного струму, він використовує вибіркову проникність іонообмінних мембран (напів-проникних мембран) (тобто катіони можуть проходити крізь катіонообмінні мембрани, а аніони — крізь аніонообмінні мембрани), змушуючи катіони та аніони рухатися відповідно до анода та катода.
22. Електродеіонізація (EDI): також відомий як електро-деіонізація або електродіаліз із-ущільненим шаром, цей процес обробки води поєднує технології електродіалізу та іонообміну. Завдяки вибірковому проникненню аніонних та катіонообмінних мембран і іонообмінному ефекту смоли досягається спрямована міграція іонів і глибоке опріснення під дією постійного електричного поля, утворюючи воду з питомим опором, що перевищує 15 МОм*см.
Його принцип полягає в заповненні мембранного простору електродіалізної установки іонообмінною смолою. Іони H+ та OH-, що утворюються внаслідок гідролізної іонізації, разом із електричним полем одночасно забезпечують міграцію іонів і регенерацію смоли. Це усуває потребу в кислотно-основній хімічній регенерації, що робить її більш екологічною та високоавтоматизованою.
23. Безперервна електродеіонізація (CEDI): Основна структура та принцип роботи схожі на EDI, але найбільша різниця полягає в тому, чи камера концентрату також заповнена іонообмінною смолою та чи відбувається окремий розряд води з електродів.
24. Аніонний шар: аніон, основний принцип роботи якого полягає у використанні гідроксид-іонів в аніонообмінній смолі для обміну інших аніонів у воді.
25. Катіонний шар: катіонообмінник, основний принцип роботи якого полягає у використанні іонів водню або натрію в катіонообмінній смолі для обміну інших катіонів у воді. Залежно від хімічних речовин, які використовуються для регенерації смоли, її можна розділити на водневий-тип і натрієвий-тип; останній є поширеним типом пом’якшувача води.
26. Дегазифікатор: також відомий як дегазаційна вежа/видалення вуглецю, це пристрій, який видаляє вільний вуглекислий газ із води за допомогою примусової-дегазації повітря.
Примітка. У сфері очищення води його зазвичай розміщують після катіонного обміну (сценарій 2B3T) або першого -ступеневого обладнання зворотного осмосу (більш ретельне, ніж звичайне регулювання pH). Коли концентрація HCO3- у сирій воді менше або дорівнює 50 мг/л, ідеальний залишковий CO2 у воді після дегазації дегазатором становить менше або дорівнює 5 мг/л.
27. Дво-, три-башта (2B3T) / SC+DG+ (WA/SA): це комбінований процес, який об’єднує катіонний обмін, дегазацію та аніонний обмін для ефективного видалення катіонів та аніонів із води. 2B представляє два шари (катіонний шар та аніонний шар), а 3T представляє три вежі (два шари + вежа декарбонізації).
Його основний принцип роботи полягає в наступному: Катіонний шар: використовує катіонообмінну смолу для адсорбції катіонів у воді. Тип смоли — SC (катіон сильної кислоти, скорочено сильний катіон). Вежа декарбонізації: використовується для видалення CO2 (вуглекислого газу) з води, зменшуючи лужність (HCO3-) за допомогою цього процесу. Аніонний шар: використовує аніонообмінну смолу для адсорбції аніонів у воді. Тип смоли - WA+SA (суміш слабких і сильних аніонів).
2B3T — це ефективний процес опріснення, який передує RO та широко використовується в різних сферах. Його якість води/пропускна здатність до опріснення можна порівняти з одно-стадійним RO, і він має ширший діапазон впливаючих умов якості води порівняно з системами RO. У процесах підготовки надчистої води в електронній промисловості 2B3T зберігається, оскільки його аніонний шар демонструє чудову ефективність видалення специфічних слабоосновних аніонів (кремнію, бору) порівняно зі звичайним RO.
28. Сильнокислотна катіонна смола (SC): це іонообмінна смола з групами сульфокислоти (-SO3H) як обмінними групами. Його іонообмінна послідовність Fe3H.
+> Al3+> Pb2+> Ca2+> Mg2+> K+> Na+>H+. Звичайні пом’якшувальні смоли (натрієві-катіонообмінні смоли) належать до цієї категорії.
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->ОН-.
Примітка: у системах надчистої води, оскільки основні процеси опріснення мають відносно обмежену швидкість видалення бору, часто потрібні додаткові процеси іонообмінного видалення бору. Зазвичай використовуються поліровані сильноосновні аніонообмінні смоли або спеціальні смоли для видалення бору (UP7530# 760 юанів/л, CH-99# 450 юанів/л тощо). Останні здебільшого являють собою макропористі хелатоутворюючі іонообмінні смоли, що належать до спеціальних смол, і їх ціна, як правило, значно вища, але ефекти часто більш значні.
30. Слабкислотна катіонна смола (WC): це іонообмінна смола, яка використовує групи карбонової кислоти (-COOH), фосфатні групи (-PO2H2) і фенольні групи (-C6H5OH) як обмінні групи. Порядок іонного обміну: H+ > Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+, K+ > Na+.
Примітка. Іонна селективність слабких кислотних/основних смол в основному залежить від валентного стану іонів і радіуса гідратованого іона в порядку: іони з вищою валентністю > іони з нижчою валентністю, іони з меншим радіусом > іони з більшим радіусом. Однак іони H+ та OH- утворюють спряжені кислотно-основні системи з відповідними функціональними групами слабкої кислоти та слабкої основи, відповідно, і тому переважно адсорбуються. Порядок обміну інших іонів узгоджується з таким для сильних кислот/основних смол.
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- > тартрат 2- > оксалат 2- > PO43- > NO3- > Cl- > CH3COO- > HCO3-.
32. Змішаний шар (MB): цей тип іонообмінної смоли змішує катіоно- та аніонообмінні смоли в певному співвідношенні в одному іонообміннику. Оскільки іони H+ і OH-, що надходять у воду, відразу утворюють молекули води з дуже низькою іонізацією після змішаного іонного обміну, реакція обміну протікає дуже ретельно.
Примітка: на відміну від полірування змішаних шарів, звичайні змішані шари можна безперервно регенерувати. Таким чином, хоча солоність води, що припливає до змішаного пласта, як правило, не повинна бути надто високою (надмірна солоність призведе до надто частої регенерації), її можна використовувати окремо, коли вимоги до якості води для продукту невисокі.
33. Імітація рухомого шару (SMB): використовує серію фіксованих-ліжок ущільнювальної колони, через які безперервно циркулює живильна рідина. У цьому процесі адсорбційна смола або іонообмінна смола в нерухомому шарі використовується для видалення цільових речовин, таких як домішки, іони та пігменти.
Примітка: SMB і PMB мають значні відмінності у визначенні. Однак, коли використовується багато-етапне (тандемне) полірування, багато-ступенева циркуляційна система PMB утворює де-факто систему SMB. Тому в системах надчистої води терміни SMB і PMB часто використовуються як синоніми.
34. Полірувальний змішаний шар (PMB): також відомий як одноразовий змішаний шар, це пристрій глибокого очищення в кінці процесу очищення води. У ньому використовується не-відновлювана змішана іонообмінна смола (катіонообмінна смола типу H- та аніонообмінна смола типу OH-) для подальшого покращення якості видобутої води, досягаючи питомого опору 18,2 МОм*см і контролюючи такі показники, як ТОС і SiO2.
35. Мембранна дегазація (MDG): це пристрій для розділення газів-рідин на основі мембранної технології розділення. Він використовує принцип дифузії для видалення розчинених газів (таких як вуглекислий газ, кисень і аміачний азот) з рідин. Його основна технологія полягає у використанні мембранної структури з порожнистих волокон для збільшення площі контакту газ-рідина. Міграція газу назовні мембрани здійснюється за рахунок вакууму або різниці тиску, що забезпечує високоефективну дегазацію.
36. Ультрафіолетовий (УФ) стерилізатор: фізичний метод, який використовує ультрафіолетове світло для руйнування молекулярної структури ДНК/РНК мікроорганізмів для досягнення стерилізації. Він має миттєве високо{2}}енергетичне ультрафіолетове світло та сильну проникаючу здатність. Його принцип стерилізації в основному полягає в тому, що нуклеїнові кислоти поглинають ультрафіолетове світло з довжиною хвилі 253,7 нм, викликаючи аномальну генетичну функцію та постійну інактивацію.
37. TOC Remover (TOC-UV): пристрій, який використовує ультрафіолетове світло високої-інтенсивності (ультрафіолетове світло 185 нм і 253,7 нм, що працює синергетично), щоб руйнувати молекулярну структуру загального органічного вуглецю (TOC) у воді, змушуючи його розкладатися на CO2 і H2O. Це ефективно зменшує вміст органічних речовин у воді, покращує чистоту води та підходить для підготовки надчистої води та сценаріїв очищення води з високими-вимогами.
38. Додаток:
Рекомендовані діапазони швидкості фільтрації для звичайного фільтрувального обладнання:
Дрібний фільтр: 10-40 м/год;
Одношаровий-фільтр: 8-10 м/год;
Двошаровий-фільтр: 10-14 м/год;
Три{0}}шаровий фільтр: 18-20 м/год;
Фільтр з активованого вугілля: 8-20 м/год;
Пом'якшувач: 15-30 м/год;
Аніон-катіонний шар: 20-30 м/год;
Звичайна змішана: 30-40 м/год або 20-30 БВ/год;
Полірувальний змішаний шар: 40-60 м/год або 30-40 БВ/год.
