II. Terminologie procesu a zařízení (zařízení je nositelem procesu a proces je jádrem zařízení)
1. Membránový bioreaktor (MBR): Nový typ zařízení na úpravu vody kombinující technologii membránové separace a biologické čištění, používaný hlavně v komunálních odpadních vodách, průmyslovém čištění odpadních vod a opětovném použití regenerované vody. Existuje mnoho typů membránových bioreaktorů, ale v oblasti úpravy vody se to obecně týká typu separace pevných -kapalin. Jeho hlavním technologickým rysem je použití membránových modulů jako náhrada sekundární sedimentační nádrže. MBR membrány se dělí na MBR mikrofiltrační membrány a MBR ultrafiltrační membrány podle jejich separační přesnosti.
2. Shallow Medium Filter: Zařízení, které filtruje nečistoty v kapalině přes vrstvu média. Jeho pracovní princip využívá především adsorpční, retenční a sedimentační účinky vrstvy média (jako je křemenný písek, granát atd.) k odstranění nerozpuštěných pevných látek, koloidů, organických látek, bakterií a dalších nečistot z kapaliny, čímž je dosaženo účelu čištění kvality vody.
Poznámka: Filtry s mělkým médiem, v podstatě typ pískového filtru, mají nižší výšku náplně média a vyšší rychlost filtrace, ale jejich přesnost filtrace je obecně nižší než u křemenných pískových filtrů. Jsou také vhodné pro širší rozsah podmínek kvality vody.
3. Křemenný pískový filtr: Také známý jako pískový filtr (SF), používá jako filtrační médium křemenný písek. Voda s vysokým zákalem pod určitým tlakem prochází určitou tloušťkou zrnitého nebo -nezrnitého křemenného písku. Odstraňuje sediment, koloidy, kovové ionty a organické látky, čímž snižuje zákal a čistí vodu.
4. Multimediální filtr (MMF): Využívá dvě nebo více filtračních médií. Voda s vysokým zákalem pod určitým tlakem prochází určitou tloušťkou zrnitého nebo -nezrnného materiálu, čímž účinně odstraňuje suspendované nečistoty a čiří vodu. Běžně používaná filtrační média zahrnují křemenný písek, antracit a manganový písek. Používá se hlavně k úpravě vody, odstraňování zákalu, změkčování vody a předúpravě čisté vody, přičemž se dosahuje zákalu na odpadních vodách pod 3 stupně. Poznámka: V oblasti úpravy vody se křemenné pískové filtry a multimédiové filtry často používají zaměnitelně. Klíč k jejich základnímu použití spočívá ve výběru (typu a modelu) filtračního média a správném plnění.
5. Filtr s aktivním uhlím (ACF): Typ filtru naplněného aktivním uhlím pro filtrování volných látek, mikroorganismů a některých iontů těžkých kovů z vody a účinně snižuje barvu vody. Aktivní uhlí lze klasifikovat především podle materiálu, jako je -uhelné,-dřevěné a-skořápky ořechů.
Poznámka: V oblasti úpravy vody je rozhodující vhodný výběr její adsorpční kapacity (jódové číslo). Obecně 600-800 mg/g postačuje pro předúpravu průmyslové čisté vody; standardy pitné vody obecně vyžadují 800-1000 mg/g; a pro čištěnou vodu, vodu pro injekce a ultračistou vodu elektronické kvality je obecně požadováno 1000-1200 mg/g.
6. Změkčovač vody (SF): Také známý jako změkčovač, používá katexovou pryskyřici typu sodíku- k odstranění iontů vápníku a hořčíku z vody, čímž se snižuje tvrdost vody.
Poznámka: Změkčovače vody jsou v podstatě založeny na iontové výměně, na rozdíl od jiných mechanických filtrů ve fázi předúpravy, které primárně fungují prostřednictvím zachycení a adsorpce. Proto výběr nádrže vyžaduje zvážení průtoku a rychlosti, vztahu průměru [φ=√(4Q/π/v)], a co je důležitější, určení vhodného množství naplnění pryskyřice a výpočet přiměřeného regeneračního cyklu na základě tvrdosti surové vody.
Pokud je surovou vodou obecní vodovodní voda, její tvrdost je obecně nízká (<<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. Samočisticí filtr (SCF): Jedná se o plně automatické inteligentní řídicí zařízení, které využívá filtrační síto k přímému zachycení nečistot ve vodě, odstranění nerozpuštěných pevných látek a částic, snížení zákalu, čištění kvality vody a snížení znečištění systému, řas a koroze. Čistí vodu a chrání zařízení systému pro normální provoz.
8. Skládaný diskový filtr: Také známý jako diskový filtr nebo vrstvený deskový filtr, je to typ samočisticí -filtru, který využívá modulární konstrukci (jednotky lze libovolně kombinovat) k zachycování suspendovaných pevných látek kanálky vytvořenými mezi filtračními disky. Během zpětného proplachování voda proudí opačným směrem, aby se odstranily nečistoty. Filtrační jednotka diskového filtru se skládá z naskládaných, drážkovaných nebo žebrovaných prstencových vyztužených plastových filtračních kotoučů, často označených "2", "3" nebo "4". Jeho filtrační přesnost je typicky 5-200μm.
Poznámka: Při úpravě vody se diskové filtry často používají jako před{0}}filtry v ultrafiltračních systémech s přesností 50–100 μm a fungují podobně jako bezpečnostní filtr.
9. Přesný filtr: Obecně používá vnější plášť z nerezové oceli. Interně používá trubicové filtrační prvky, jako jsou PP tavné -foukané, drátěné-spřádané, skládané, titanové filtry nebo filtry s aktivním uhlím. Různé filtrační prvky jsou vybírány na základě filtračního média a konstrukčního procesu, aby bylo dosaženo požadované kvality odpadní vody.
Poznámka: Rozdíl mezi jemnou filtrací a mikrofiltrací není zcela jasný. Mikrofiltrace, široce definovaná, má filtrační přesnost přibližně 0,1-50 μm; úzce definovaná filtrace (konkrétně mikroporézní membránová filtrace) má přesnost přibližně 0,1-10 μm; zatímco jemná filtrace má rozsah přesnosti přibližně 0,1-100/200 μm.
10. Bezpečnostní filtr: Jak název napovídá, když se přesný filtr-úrovňové filtrační zařízení používá k ochraně jiného zařízení v systému, jako je RO, jeho primární funkcí je ochrana, odtud název „bezpečnostní filtr“.
11. Sáčkový filtr: Také známý jako sáčkový filtr na úpravu vody, skládá se z filtračního sáčku podepřeného kovovým síťovaným košem. Kapalina přitéká přes vstup, je filtrována filtračním sáčkem a vytéká výstupem. Nečistoty jsou zachyceny ve filtračním sáčku a po výměně filtračního sáčku lze filtr znovu použít. Běžná přesnost filtrace je 1-100 μm, spadá do kategorie přesnosti a často se používá jako bezpečnostní filtr.
12. PP tavný-filtr kazety: Typ kazetového filtru. Jeho jádrovým filtračním prvkem je PP tavenina-foukaná kazeta, trubicový filtrační materiál vyrobený z polypropylenu (PP) procesem foukání taveniny-. Běžná přesnost filtrace je 0,5-100μm, spadá do kategorie jemné filtrace a často se používá jako bezpečnostní filtr.
13. Mechanický filtr: Filtr, který primárně využívá mechanické fyzické zachycení a adsorpci. Proto v podstatě všechny výše uvedené předúpravné filtry a bezpečnostní filtry, kromě změkčovacích filtrů, patří do kategorie mechanických filtrů. V oblasti úpravy vody se však termín „mechanický filtr“ někdy používá konkrétně k označení pískových filtrů nebo multi-mediálních filtrů (toto je méně přesný výraz).
14. Filtr potrubí: Skládá se především ze spojovacích trubek, válce, filtračního koše, přírub, krytů přírub a upevňovacích prvků, instalovaných na potrubí k odstranění větších pevných nečistot z kapalin, chránících zařízení (čerpadla, nástroje atd.) a zajišťuje stabilní provoz. Mezi běžné příklady patří trubkové filtry typu Y- a košové filtry.
15. Kanálový směšovač: Zařízení, které dosahuje rovnoměrného promíchání tekutin při jejich proudění potrubím pomocí specifické součásti nebo směšovacího prvku. V systémech úpravy vody se běžně používá pro připojení k potrubí při přidávání různých činidel, jako jsou koagulanty, redukční činidla a inhibitory vodního kamene.
16. Mikrofiltrace (MF): Také známá jako mikroporézní membránová filtrace, jedná se o membránový proces, který využívá k separaci rozdíl statického tlaku jako hnací sílu a prosévací akci síto-membrány filtračního média. Přesnost filtrace je přibližně 0,1-10 μm. Zadržuje především koloidy, suspendované pevné látky a bakterie v rozpuštěné látce přes prosévání. Provozní tlak je přibližně 0,07-0,2 MPa.
17. Ultrafiltrace (UF): Membránový separační proces s filtrační přesností mezi mikrofiltrací a nanofiltrací, řízený tlakem a založený na principu prosévání. Jeho filtrační přesnost je přibližně 0,002-0,1 μm (2-100 nm) a mezní hodnota molekulové hmotnosti (MWCO) je přibližně 1000-200000 Daltonů (Da). Dokáže z vody účinně odstranit částice, koloidy, bakterie, pyrogeny a vysokomolekulární organickou hmotu. Provozní tlak je přibližně 0,1-0,3 MPa.
Poznámka: Velikost pórů ultrafiltračních membrán používaných v systémech ultračisté vody v polovodičovém průmyslu je přibližně 0,005 μm a MWCO je přibližně 6000 Da.
18. Nanofiltrace (NF): Přesnost filtrace je mezi ultrafiltrací a reverzní osmózou. Je řízena tlakem-a hlavně dosahuje separace pomocí principů, jako je prosévání, difúze rozpouštění, odpuzování náboje a Donnanův efekt. Jeho filtrační přesnost je přibližně 1-2 nm a mezní hodnota molekulové hmotnosti je přibližně 200-1000 Daltonů. Dokáže účinně odstraňovat sekundární a vícemocné ionty, různé látky s molekulovou hmotností větší než 200 a částečně odstraňovat jednomocné ionty a látky s molekulovou hmotností nižší než 200. Dosahuje do určité míry selektivní separace mezi ionty různých mocností. Provozní tlak je 0,3-0,6 MPa.
19. Reverzní osmóza (RO): Poháněna tlakovým rozdílem, tlak je aplikován na napájecí roztok na napájecí straně. Když tlak překročí svůj osmotický tlak, rozpouštědlo pronikne proti přirozenému osmotickému směru, čímž se získá permeát na nízkotlaké -straně membrány a koncentruje se na vysokotlaké -straně. Princip fungování membrán reverzní osmózy je vysvětlován především teoriemi, jako je disoluční-difúze, preferenční adsorpční-kapilární tok a vodíkové vazby. Jeho filtrační přesnost je přibližně 0,1-1 nm a mezní hodnota molekulové hmotnosti je přibližně 100 Da. Účinně odstraňuje různé anorganické ionty solí a různé látky s molekulovou hmotností větší než 100. Pracovní tlak je přibližně 0,7-7 MPa.
20. Keramická membrána: Asymetrická membrána vytvořená z anorganických keramických materiálů speciálním postupem. Jeho hlavním separačním principem je prosévání s přesností filtrace přibližně 0,001-1 μm (1-1000 nm). Účinně odstraňuje suspendované pevné látky, koloidy, mikroorganismy a makromolekuly z vody, zatímco voda, malé molekuly a ionty anorganických solí mohou normálně procházet.
Poznámka: Stejně jako nanofiltrace není tržní aplikace keramických membrán ještě plně zralá, ale výzkum je velmi aktivní a praktické aplikace jsou stále relativně omezené.
21. Elektrodialýza (ED): Kombinace elektrochemických a dialyzačních difúzních procesů. Je poháněn vnějším stejnosměrným elektrickým polem a využívá selektivní permeabilitu iontoměničových membrán (polo{2}}propustné membrány) (tj. kationty mohou procházet kationtoměničovými membránami a anionty mohou procházet aniontoměničovými membránami), což způsobuje, že se kationty a anionty pohybují směrem k anodě a katodě.
22. Elektrodeionizace (EDI): Tento proces úpravy vody, známý také jako elektro-deionizace nebo elektrodialýza s náplní{2}}, kombinuje elektrodialýzu a technologie iontové výměny. Prostřednictvím selektivní permeace aniontových a katexových membrán a iontoměničového efektu pryskyřice dosahuje směrové migrace iontů a hlubokého odsolování pod stejnosměrným elektrickým polem, čímž vzniká voda s měrným odporem přesahujícím 15 MΩ*cm.
Jeho princip spočívá v naplnění membránového prostoru elektrodialyzační jednotky iontoměničovou pryskyřicí. Ionty H+ a OH- generované hydrolyzační ionizací spolu s elektrickým polem současně dosahují migrace iontů a regenerace pryskyřice. To eliminuje potřebu regenerace kyselin-bázických chemikálií, takže je šetrnější k životnímu prostředí a vysoce automatizovaná.
23. Kontinuální elektrodeionizace (CEDI): Podobná základní strukturou a principem činnosti jako EDI, největší rozdíl spočívá v tom, zda je komora koncentrátu rovněž naplněna iontoměničovou pryskyřicí a zda dochází k samostatnému výboji vody elektrody.
24. Aniontové lože: Aniontoměnič, jeho hlavním pracovním principem je použití hydroxidových iontů v aniontoměničové pryskyřici k výměně jiných aniontů ve vodě.
25. Kationtové lože: Kationtový měnič, jehož hlavním principem činnosti je použití vodíkových nebo sodných iontů v katexové pryskyřici k výměně jiných kationtů ve vodě. V závislosti na chemikáliích používaných k regeneraci pryskyřice ji lze rozdělit na vodíkový-typ a sodíkový-typ; poslední jmenovaný je běžný typ změkčovače vody.
26. Odplyňovač: Také známý jako odplyňovací věž/odstraňovač uhlíku, je to zařízení, které odstraňuje volný oxid uhličitý z vody pomocí nuceného odplyňování-vzduchem.
Poznámka: V oblasti úpravy vody se obvykle umisťuje po výměně kationtů (scénář 2B3T) nebo po zařízení pro reverzní osmózu prvního stupně- (důkladnější než běžná úprava pH). Když je koncentrace HCO3- v surové vodě menší nebo rovna 50 mg/l, ideální zbytkový CO2 ve vodě produktu po odplynění v odplyňovači je menší nebo rovna 5 mg/l.
27. Dvě-lůžka, tři-věže (2B3T) / SC+DG+ (WA/SA): Jedná se o kombinovaný proces integrující kationtovou výměnu, odplynění a výměnu aniontů za účelem účinného odstranění kationtů i aniontů z vody. 2B představuje dvě lože (kationtové lože a aniontové lože) a 3T představuje tři dekarbonizační lůžka (dvě dekarbonizační lůžka).
Jeho hlavní pracovní princip je následující: Kationtová vrstva: Využívá katexovou pryskyřici k adsorbci kationtů ve vodě. Typ pryskyřice je SC (silně kyselý kation, zkráceně silný kation). Dekarbonizační věž: Používá se k odstranění CO2 (oxidu uhličitého) z vody, čímž se snižuje alkalita (HCO3-). Aniontová vrstva: Využívá aniontoměničovou pryskyřici k adsorbci aniontů ve vodě. Typ pryskyřice je WA+SA (směs slabých a silných aniontů).
2B3T je účinný proces odsolování, který předchází RO a je široce používán v různých oblastech. Jeho kvalita/odsolovací kapacita vody je srovnatelná s jednostupňovým -RO a ve srovnání se systémy RO má širší rozsah podmínek kvality přítokové vody. V procesech přípravy ultračisté vody v elektronickém průmyslu je 2B3T zachován, protože jeho aniontová vrstva vykazuje vyšší účinnost odstraňování specifických slabě bazických aniontů (křemík, bor) ve srovnání s konvenční RO.
28. Silně kyselá kationtová pryskyřice (SC): Jedná se o iontoměničovou pryskyřici se skupinami sulfonové kyseliny (-SO3H) jako výměnnými skupinami. Jeho iontoměničová sekvence je Fe3H.
+> Al3+> Pb2+> Ca2+> Mg2+> K+> Na+>H+. Běžné změkčovací pryskyřice (katexy typu sodíku-) patří do této kategorie.
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->Ó-.
Poznámka: V systémech ultračisté vody, protože hlavní procesy odsolování mají relativně omezenou rychlost odstraňování boru, jsou často vyžadovány další procesy odstraňování boru na bázi iontové výměny. Běžně se používají leštěné silné bazické aniontoměničové pryskyřice nebo speciální pryskyřice pro odstraňování bóru (UP7530# 760 RMB/L, CH-99# 450 RMB/L atd.). Posledně jmenované jsou většinou makroporézní chelatační iontoměničové pryskyřice, patřící mezi speciální pryskyřice a jejich ceny jsou obecně mnohem vyšší, ale účinky jsou často výraznější.
30. Slabá kyselá kationtová pryskyřice (WC): Jedná se o iontoměničovou pryskyřici využívající skupiny karboxylové kyseliny (-COOH), fosfátové skupiny (-PO2H2) a fenolové skupiny (-C6H5OH) jako výměnné skupiny. Pořadí iontové výměny je H+ > Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+, K+ > Na+.
Poznámka: Iontová selektivita slabě kyselých/zásaditých pryskyřic závisí hlavně na stavu valence iontů a poloměru hydratovaného iontu v pořadí: ionty s vyšší valenční > ionty s nižší valenci, ionty s menším poloměrem > ionty s větším poloměrem. Ionty H+ a OH- však tvoří konjugované systémy kyselina/báze s odpovídajícími funkčními skupinami slabé kyseliny a slabé zásady, a jsou proto přednostně adsorbovány. Pořadí výměny ostatních iontů je konzistentní s pořadím silně kyselých/zásaditých pryskyřic.
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 ->citrát 3- > SO42- > tartrát 2- > oxalát 2- > PO43- > NO3- > Cl- > CH3COO- > HCO3-.
32. Mixed Bed (MB): Tento typ iontoměničové pryskyřice míchá kationtové a aniontoměničové pryskyřice ve specifickém poměru v rámci stejného iontoměniče. Protože ionty H+ a OH- vstupující do vody po smíšené iontové výměně okamžitě tvoří molekuly vody s velmi nízkou ionizací, probíhá výměnná reakce velmi důkladně.
Poznámka: Na rozdíl od leštění smíšených loži lze běžná smíšená lože průběžně regenerovat. Proto, i když se obecně nevyžaduje, aby salinita přítoku do smíšené vrstvy byla příliš vysoká (nadměrná slanost povede k příliš časté regeneraci), lze ji použít samostatně, pokud požadavky na kvalitu vody produktu nejsou vysoké.
33. Simulované pohyblivé lože (SMB): Využívá řadu pevných-ložek plnících kolon, kterými nepřetržitě cirkuluje přiváděná kapalina. V tomto procesu se adsorpční pryskyřice nebo iontoměničová pryskyřice v pevném loži používá k odstranění cílových látek, jako jsou nečistoty, ionty a pigmenty.
Poznámka: SMB a PMB mají významné rozdíly v definici. Když se však používá více-stupňové (tandemové) leštění, více-stupňový oběhový systém PMB tvoří de facto systém SMB. Proto se v systémech ultračisté vody termíny SMB a PMB často používají zaměnitelně.
34. Leštící smíšené lože (PMB): Také známé jako jednorázové smíšené lože, jedná se o zařízení pro hluboké čištění na konci procesu úpravy vody. Využívá -obnovitelné smíšené iontoměničové pryskyřice (katexové pryskyřice typu H- a aniontoměničové pryskyřice typu OH{4}}) k dalšímu zlepšení kvality vyráběné vody, přičemž dosahuje měrného odporu 18,2 MΩ*cm a kontrolních indikátorů, jako jsou TOC a SiO2.
35. Membrane Degassing (MDG): Toto je zařízení pro separaci plynů-kapaliny založené na technologii membránové separace. Využívá princip difúze k odstranění rozpuštěných plynů (jako je oxid uhličitý, kyslík a čpavkový dusík) z kapalin. Jeho základní technologie spočívá v použití membránové struktury z dutých vláken ke zvětšení kontaktní plochy plynu-kapaliny. Migrace plynu na vnější stranu membrány je řízena vakuem nebo tlakovým rozdílem, čímž se dosahuje vysoce účinného odplynění.
36. Ultrafialový (UV) sterilizátor: Fyzikální metoda, která využívá ultrafialové světlo ke zničení molekulární struktury DNA/RNA mikroorganismů k dosažení sterilizace. Vyznačuje se okamžitým-vysokoenergetickým ultrafialovým světlem a silnou pronikavou silou. Princip sterilizace spočívá především v tom, že nukleové kyseliny absorbují ultrafialové světlo o vlnové délce 253,7 nm, což způsobuje abnormální genetickou funkci a trvalou inaktivaci.
37. Odstraňovač TOC (TOC-UV): Zařízení, které využívá ultrafialové světlo o vysoké{2}}intenzitě (185nm a 253,7nm ultrafialové světlo fungující synergicky) ke zničení molekulární struktury celkového organického uhlíku (TOC) ve vodě, což způsobí jeho rozklad na CO2 a H2O. To účinně snižuje obsah organických látek ve vodě, zlepšuje čistotu vody a je vhodné pro přípravu ultračisté vody a scénáře s vysokými -požadavky na úpravu vody.
38. Dodatek:
Doporučené rozsahy rychlosti filtrace pro běžná filtrační zařízení:
Filtr s mělkým médiem: 10-40 m/h;
Jednovrstvý -filtr: 8–10 m/h;
Dvouvrstvý-filtr: 10–14 m/h;
Třívrstvý-filtr: 18–20 m/h;
Filtr s aktivním uhlím: 8-20 m/h;
Změkčovač: 15-30 m/h;
Aniontové-kationtové lože: 20-30 m/h;
Běžné smíšené lože: 30-40 m/h nebo 20-30 BV/h;
Leštící smíšené lože: 40-60 m/h nebo 30-40 BV/h.