II. Terminológia procesov a zariadení (zariadenie je nositeľom procesu a proces je jadrom zariadenia)
1. Membránový bioreaktor (MBR): Nový typ zariadenia na úpravu vody, ktorý kombinuje technológiu membránovej separácie a biologického čistenia, používa sa najmä v komunálnych odpadových vodách, čistení priemyselných odpadových vôd a pri opätovnom použití regenerovanej vody. Existuje mnoho typov membránových bioreaktorov, ale v oblasti úpravy vody sa to vo všeobecnosti vzťahuje špecificky na separáciu pevných-kvapalín. Jeho hlavnou technologickou vlastnosťou je použitie membránových modulov na nahradenie sekundárnej sedimentačnej nádrže. MBR membrány sa delia na MBR mikrofiltračné membrány a MBR ultrafiltračné membrány podľa ich presnosti separácie.
2. Shallow Medium Filter: Zariadenie, ktoré filtruje nečistoty v kvapaline cez vrstvu média. Jeho pracovný princíp využíva hlavne adsorpčné, retenčné a sedimentačné účinky vrstvy média (ako je kremenný piesok, granát atď.) na odstránenie suspendovaných pevných látok, koloidov, organických látok, baktérií a iných nečistôt z kvapaliny, čím sa dosiahne účel čistenia kvality vody.
Poznámka: Filtre s plytkými médiami, ktoré sú v podstate typom pieskového filtra, majú nižšiu výšku balenia média a vyššiu rýchlosť filtrácie, ale ich presnosť filtrácie je vo všeobecnosti nižšia ako presnosť filtrov z kremenného piesku. Sú vhodné aj pre širší rozsah podmienok kvality vody.
3. Kremenný pieskový filter: Tiež známy ako pieskový filter (SF), používa ako filtračné médium kremenný piesok. Voda s vysokým zákalom prechádza pod určitým tlakom cez určitú hrúbku zrnitého alebo -zrnitého kremenného piesku. Odstraňuje sediment, koloidy, kovové ióny a organické látky, čím znižuje zákal a čistí vodu.
4. Multimediálny filter (MMF): Využíva dve alebo viac filtračných médií. Voda s vysokým zákalom prechádza pod určitým tlakom cez určitú hrúbku zrnitého alebo -nezrnitého materiálu, čím sa účinne odstránia suspendované nečistoty a voda sa prečistí. Bežne používané filtračné médiá zahŕňajú kremenný piesok, antracit a mangánový piesok. Používa sa najmä na úpravu vody, odstraňovanie zákalu, zmäkčovanie vody a pred{5}}úpravu čistej vody, čím sa dosahuje zákal na odpadovej vode pod 3 stupne. Poznámka: V oblasti úpravy vody sa kremenné pieskové filtre a multi{8}}filtre často používajú zameniteľne. Kľúč k ich základnej aplikácii spočíva vo výbere (typu a modelu) filtračného média a správnom plnení.
5. Filter s aktívnym uhlím (ACF): Typ filtra naplneného aktívnym uhlím na filtrovanie voľných látok, mikroorganizmov a niektorých iónov ťažkých kovov z vody a účinne znižuje farbu vody. Aktívne uhlie možno klasifikovať hlavne podľa materiálu, ako je napríklad uhlie-, drevo-a-škrupina orechov.
Poznámka: V oblasti úpravy vody je rozhodujúci vhodný výber jej adsorpčnej kapacity (jódové číslo). Vo všeobecnosti 600-800 mg/g postačuje na predúpravu priemyselnej čistej vody; normy pitnej vody vo všeobecnosti vyžadujú 800-1000 mg/g; a pre čistenú vodu, vodu na injekciu a ultračistú vodu elektronickej kvality sa vo všeobecnosti vyžaduje 1000 až 1200 mg/g.
6. Zmäkčovač vody (SF): Tiež známy ako zmäkčovač. Používa katexovú živicu typu sodíka- na odstránenie iónov vápnika a horčíka z vody, čím sa znižuje tvrdosť vody.
Poznámka: Zmäkčovače vody sú v podstate založené na iónovej výmene, na rozdiel od iných mechanických filtrov v štádiu predúpravy, ktoré primárne fungujú prostredníctvom zachytávania a adsorpcie. Preto výber nádrže vyžaduje zváženie prietoku a rýchlosti, pomeru priemeru [φ=√(4Q/π/v)], a čo je dôležitejšie, určenie vhodného množstva živice a výpočet primeraného regeneračného cyklu na základe tvrdosti surovej vody.
Keď je surovou vodou mestská voda z vodovodu, jej tvrdosť je vo všeobecnosti nízka (<<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. Samočistiaci filter (SCF): Ide o plne automatické inteligentné ovládacie zariadenie, ktoré využíva filtračné sito na priame zachytenie nečistôt vo vode, odstránenie nerozpustených pevných látok a častíc, zníženie zákalu, čistenie kvality vody a zníženie znečistenia systému, rias a korózie. Čistí vodu a chráni zariadenie systému pre normálnu prevádzku.
8. Skladaný diskový filter: Tiež známy ako diskový filter alebo skladaný doskový filter, je to typ samočistiaceho- filtra, ktorý využíva modulárny dizajn (jednotky je možné ľubovoľne kombinovať) na zachytávanie suspendovaných pevných látok cez kanály vytvorené medzi filtračnými diskami. Počas spätného preplachovania voda prúdi opačným smerom, aby sa odstránili nečistoty. Filtračná jednotka kotúčového filtra pozostáva z naskladaných, drážkovaných alebo rebrovaných prstencových vystužených plastových filtračných kotúčov, často označovaných "2", "3" alebo "4". Jeho presnosť filtrácie je typicky 5-200μm.
Poznámka: Pri úprave vody sa diskové filtre často používajú ako pred{0}}filtre v ultrafiltračných systémoch s presnosťou 50 – 100 μm, fungujú podobne ako bezpečnostný filter.
9. Presný filter: Vo všeobecnosti používa vonkajší plášť z nehrdzavejúcej ocele. Vnútorne využíva rúrkové filtračné prvky, ako sú PP tavné -fúkané, drôtené-zvlákňované, skladané, titánové alebo filtre s aktívnym uhlím. Rôzne filtračné prvky sa vyberajú na základe filtračného média a procesu návrhu, aby sa dosiahla požadovaná kvalita odpadovej vody.
Poznámka: Rozdiel medzi jemnou filtráciou a mikrofiltráciou nie je úplne jasný. Mikrofiltrácia, široko definovaná, má filtračnú presnosť približne 0,1-50 μm; úzko definovaná filtrácia (konkrétne mikroporézna membránová filtrácia) má presnosť približne 0,1-10 μm; zatiaľ čo jemná filtrácia má rozsah presnosti približne 0,1-100/200 μm.
10. Bezpečnostný filter: Ako už názov napovedá, keď sa presné filtračné{1}}filtračné zariadenie na úrovni filtra používa na ochranu iných zariadení v systéme, ako je RO, jeho primárnou funkciou je ochrana, preto názov „bezpečnostný filter“.
11. Vrecový filter: Tiež známy ako vrecový filter na úpravu vody, pozostáva z filtračného vrecka podopreného košom z kovovej sieťoviny. Kvapalina priteká cez vstup, je filtrovaná filtračným vreckom a vyteká cez výstup. Nečistoty sú zachytené vo filtračnom vrecku a po výmene filtračného vrecka je možné filter znovu použiť. Bežná presnosť filtrácie je 1-100 μm, spadá do kategórie presnosti a často sa používa ako bezpečnostný filter.
12. PP tavný-vyfukovaný kazetový filter: Typ kazetového filtra. Jeho jadrovým filtračným prvkom je PP fúkaná kazeta z taveniny-, rúrkový filtračný materiál vyrobený z polypropylénu (PP) procesom fúkania taveniny-. Bežná presnosť filtrácie je 0,5-100μm, spadá do kategórie jemnej filtrácie a často sa používa ako bezpečnostný filter.
13. Mechanický filter: Filter, ktorý primárne využíva mechanické fyzické zachytávanie a adsorpciu. Preto v podstate všetky vyššie uvedené filtre na predbežnú úpravu a bezpečnostné filtre, okrem zmäkčovacích filtrov, patria do kategórie mechanických filtrov. V oblasti úpravy vody sa však „mechanický filter“ niekedy používa na konkrétne označenie pieskových filtrov alebo multi{3}}mediálnych filtrov (toto je menej presný výraz).
14. Filter potrubia: Skladá sa hlavne zo spojovacích potrubí, valca, filtračného koša, prírub, krytov prírub a spojovacích prvkov, inštalovaných na potrubiach na odstránenie väčších pevných nečistôt z kvapalín, ktoré chránia následné zariadenia (čerpadlá, nástroje atď.) a zabezpečujú stabilnú prevádzku. Bežné príklady zahŕňajú rúrkové filtre typu Y- a košové filtre.
15. Kanálový mixér: Zariadenie, ktoré dosahuje rovnomerné miešanie tekutín pri ich prúdení potrubím pomocou špecifického komponentu alebo miešacieho prvku. V systémoch úpravy vody sa bežne používa na pripojenie k potrubiam pri pridávaní rôznych činidiel, ako sú koagulanty, redukčné činidlá a inhibítory vodného kameňa.
16. Mikrofiltrácia (MF): Tiež známa ako mikroporézna membránová filtrácia, je to membránový proces, ktorý využíva na separáciu rozdiel statického tlaku ako hnaciu silu a sitovú-membránu filtračného média. Presnosť filtrácie je približne 0,1-10 μm. Zadržiava hlavne koloidy, suspendované pevné látky a baktérie v rozpustenej látke preosievaním. Prevádzkový tlak je približne 0,07-0,2 MPa.
17. Ultrafiltrácia (UF): Membránový separačný proces s presnosťou filtrácie medzi mikrofiltráciou a nanofiltráciou, poháňaný tlakom a založený na princípe preosievania. Jeho presnosť filtrácie je približne 0,002-0,1 μm (2-100 nm) a medzná hodnota molekulovej hmotnosti (MWCO) je približne 1000-200 000 Daltonov (Da). Dokáže z vody účinne odstrániť častice, koloidy, baktérie, pyrogény a organické látky s vysokou molekulovou hmotnosťou. Prevádzkový tlak je približne 0,1-0,3 MPa.
Poznámka: Veľkosť pórov ultrafiltračných membrán používaných v systémoch ultračistej vody v polovodičovom priemysle je približne 0,005 μm a MWCO je približne 6000 Da.
18. Nanofiltrácia (NF): Presnosť filtrácie je medzi ultrafiltráciou a reverznou osmózou. Je poháňaný tlakom-a hlavne dosahuje separáciu prostredníctvom princípov, ako je preosievanie, difúzia rozpustenia, odpudzovanie náboja a Donnanov efekt. Jeho presnosť filtrácie je približne 1-2 nm a medzná hodnota molekulovej hmotnosti je približne 200-1000 Daltonov. Dokáže účinne odstraňovať sekundárne a viacmocné ióny, rôzne látky s molekulovou hmotnosťou vyššou ako 200 a čiastočne odstraňovať jednomocné ióny a látky s molekulovou hmotnosťou menšou ako 200. Dosahuje do určitej miery selektívnu separáciu medzi iónmi rôznych mocností. Prevádzkový tlak je 0,3-0,6 MPa.
19. Reverzná osmóza (RO): Poháňaná tlakovým rozdielom, tlak je aplikovaný na prívodný roztok na prívodnej strane. Keď tlak prekročí svoj osmotický tlak, rozpúšťadlo bude prenikať proti prirodzenému osmotickému smeru, čím sa získa permeát na nízko{2}}tlakovej strane membrány a koncentruje sa na vysoko-tlakovej strane. Princíp fungovania membrán reverznej osmózy je vysvetlený najmä teóriami, ako sú rozpúšťacia-difúzia, preferenčná adsorpcia-kapilárneho toku a vodíkové väzby. Jeho presnosť filtrácie je približne 0,1-1 nm a medzná hodnota molekulovej hmotnosti je približne 100 Da. Účinne odstraňuje rôzne ióny anorganických solí a rôzne látky s molekulovou hmotnosťou vyššou ako 100. Pracovný tlak je približne 0,7-7 MPa.
20. Keramická membrána: Asymetrická membrána vytvorená z anorganických keramických materiálov pomocou špeciálneho procesu. Jeho hlavným separačným princípom je preosievanie s presnosťou filtrácie približne 0,001-1 μm (1-1000 nm). Účinne odstraňuje suspendované pevné látky, koloidy, mikroorganizmy a makromolekuly z vody, zatiaľ čo voda, malé molekuly a ióny anorganických solí môžu normálne prechádzať.
Poznámka: Rovnako ako nanofiltrácia, trhová aplikácia keramických membrán ešte nie je úplne zrelá, ale výskum je veľmi aktívny a praktické aplikácie sú stále relatívne obmedzené.
21. Elektrodialýza (ED): Kombinácia elektrochemických a dialyzačných difúznych procesov. Poháňaný vonkajším jednosmerným elektrickým poľom využíva selektívnu priepustnosť iónomeničových membrán (polo{2}}priepustné membrány) (tj katióny môžu prechádzať cez katexové membrány a anióny môžu prechádzať cez aniónové výmenné membrány), čo spôsobuje, že katióny a anióny sa pohybujú smerom k anóde a katóde.
22. Elektrodeionizácia (EDI): Tento proces úpravy vody, známy aj ako elektro-deionizácia alebo elektrodialýza v zloženom{2}}lôžku, kombinuje technológie elektrodialýzy a iónovej výmeny. Prostredníctvom selektívnej permeácie aniónových a katexových membrán a iónomeničového efektu živice dosahuje smerovú migráciu iónov a hlboké odsoľovanie pod jednosmerným elektrickým poľom, čím vzniká voda s odporom presahujúcim 15 MΩ*cm.
Jeho princíp spočíva v naplnení membránového priestoru elektrodialyzačnej jednotky iónomeničovou živicou. Ióny H+ a OH- generované hydrolýznou ionizáciou spolu s elektrickým poľom súčasne dosahujú migráciu iónov a regeneráciu živice. Vďaka tomu nie je potrebná kyslá-zásaditá chemická regenerácia, vďaka čomu je ekologickejšia a vysoko automatizovaná.
23. Kontinuálna elektrodeionizácia (CEDI): V základnej štruktúre a princípe fungovania je podobná EDI, najväčší rozdiel spočíva v tom, či je komora koncentrátu naplnená aj iónomeničovou živicou a či dochádza k samostatnému výboju vody elektródou.
24. Aniónové lôžko: Výmenník aniónov, jeho hlavným pracovným princípom je použitie hydroxidových iónov v anexovej živici na výmenu iných aniónov vo vode.
25. Katiónové lôžko: Výmenník katiónov, jeho hlavným pracovným princípom je použitie vodíkových alebo sodných iónov v katexovej živici na výmenu iných katiónov vo vode. V závislosti od chemikálií používaných na regeneráciu živice ju možno rozdeliť na vodíkový-typ a sodíkový-typ; posledný je bežný typ zmäkčovača vody.
26. Odplyňovač: Tiež známy ako odplyňovacia veža/odstraňovač uhlíka, je to zariadenie, ktoré odstraňuje voľný oxid uhličitý z vody pomocou núteného odplyňovania-vzduchom.
Poznámka: V oblasti úpravy vody sa vo všeobecnosti umiestňuje po výmene katiónov (scenár 2B3T) alebo prvom-stupňovom zariadení na reverznú osmózu (dôkladnejšie ako bežné nastavenie pH). Keď je koncentrácia HCO3- v surovej vode menšia alebo rovná 50 mg/l, ideálny zvyškový CO2 vo vode produktu po odplynení odplyňovačom je menší alebo rovný 5 mg/l.
27. Dve-veže, tri{2}}veže (2B3T) / SC+DG+ (WA/SA): Ide o kombinovaný proces integrujúci výmenu katiónov, odplynenie a výmenu aniónov na efektívne odstránenie katiónov aj aniónov z vody. 2B predstavuje dve lôžka (katiónové lôžko a aniónové lôžko) a 3T predstavuje tri dekarbonizačné lôžka (dve dekarbonizačné lôžka).
Jeho hlavný pracovný princíp je nasledovný: Katiónové lôžko: Využíva katexovú živicu na adsorbovanie katiónov vo vode. Typ živice je SC (silný kyslý katión, skrátene silný katión). Dekarbonizačná veža: Používa sa na odstránenie CO2 (oxid uhličitý) z vody, čím sa znižuje alkalita (HCO3-). Aniónové lôžko: Využíva aniónomeničovú živicu na adsorpciu aniónov vo vode. Typ živice je WA+SA (zmes slabých a silných aniónov).
2B3T je účinný proces odsoľovania, ktorý predchádza RO a je široko používaný v rôznych oblastiach. Kvalita jej produktovej vody/kapacita odsoľovania je porovnateľná s jednostupňovým{3}}RO a má širší rozsah podmienok kvality prítokovej vody v porovnaní so systémami RO. V procesoch prípravy ultračistej vody v elektronickom priemysle sa 2B3T zachováva, pretože jeho aniónové lôžko vykazuje vyššiu účinnosť odstraňovania špecifických slabo zásaditých aniónov (kremík, bór) v porovnaní s konvenčným RO.
28. Silná kyslá katiónová živica (SC): Ide o iónomeničovú živicu so skupinami sulfónovej kyseliny (-SO3H) ako výmennými skupinami. Jeho iónomeničová sekvencia je Fe3H.
+> Al3+> Pb2+> Ca2+> Mg2+> K+> Na+>H+. Bežné zmäkčovacie živice (katexové živice -sodného typu) patria do tejto kategórie.
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->OH-.
Poznámka: V systémoch s ultračistou vodou, pretože hlavné procesy odsoľovania majú relatívne obmedzené rýchlosti odstraňovania bóru, sú často potrebné ďalšie procesy odstraňovania bóru na báze iónov. Bežne sa používajú leštené silne bázické anexové živice alebo špeciálne živice na odstraňovanie bóru (UP7530# 760 RMB/L, CH-99# 450 RMB/L atď.). Posledne menované sú väčšinou makroporézne chelatačné iónomeničové živice, patriace medzi špeciálne živice a ich ceny sú vo všeobecnosti oveľa vyššie, ale účinky sú často výraznejšie.
30. Slabá kyslá katiónová živica (WC): Ide o iónomeničovú živicu využívajúcu skupiny karboxylových kyselín (-COOH), fosfátové skupiny (-PO2H2) a fenolové skupiny (-C6H5OH) ako výmenné skupiny. Poradie iónovej výmeny je H+ > Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+, K+ > Na+.
Poznámka: Iónová selektivita slabo kyslých/zásaditých živíc závisí hlavne od valenčného stavu iónov a polomeru hydratovaných iónov v poradí: ióny s vyššou valenciou > ióny s nižšou valenciou, ióny s menším polomerom > ióny s väčším polomerom. Avšak ióny H+ a OH- tvoria konjugované systémy kyselina/báza so zodpovedajúcimi funkčnými skupinami slabej kyseliny a slabej zásady, a preto sú prednostne adsorbované. Poradie výmeny iných iónov je konzistentné s poradím silnej kyslej/zásaditej živice.
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. Zmiešané lôžko (MB): Tento typ iónomeničovej živice mieša katiónové a aniónomeničové živice v špecifickom pomere v rámci toho istého iónomeniča. Pretože ióny H+ a OH- vstupujúce do vody po zmiešanej iónovej výmene okamžite vytvárajú molekuly vody s veľmi nízkou ionizáciou, výmenná reakcia prebieha veľmi dôkladne.
Poznámka: Na rozdiel od leštenia zmiešaných lôžok je možné bežné zmiešané lôžka priebežne regenerovať. Preto, aj keď sa vo všeobecnosti nevyžaduje, aby salinita prítoku do zmiešaného lôžka bola príliš vysoká (nadmerná slanosť povedie k príliš častej regenerácii), môže sa použiť samostatne, keď požiadavky na kvalitu vody produktu nie sú vysoké.
33. Simulované pohyblivé lôžko (SMB): Využíva sériu pevných-lôžok plniacich kolón, cez ktoré nepretržite cirkuluje privádzaná kvapalina. V tomto procese sa adsorpčná živica alebo iónomeničová živica v pevnom lôžku používa na odstránenie cieľových látok, ako sú nečistoty, ióny a pigmenty.
Poznámka: SMB a PMB majú výrazné rozdiely v definícii. Keď sa však používa viac-stupňové (tandemové) leštenie, viacstupňový obehový systém PMB tvorí de facto systém SMB. Preto sa v systémoch ultračistej vody pojmy SMB a PMB často používajú zameniteľne.
34. Leštenie zmiešaného lôžka (PMB): Tiež známe ako jednorazové zmiešané lôžko, ide o zariadenie na hlboké čistenie na konci procesu úpravy vody. Používa -obnoviteľnú zmiešanú iónomeničovú živicu (katiónomenič typu H- a anexovú živicu typu OH{4}}) na ďalšie zlepšenie kvality vyrábanej vody, pričom dosahuje merný odpor 18,2 MΩ*cm a kontrolné ukazovatele, ako sú TOC a SiO2.
35. Membrane Degassing (MDG): Toto je zariadenie na separáciu plynu-kvapalín založené na technológii membránovej separácie. Využíva princíp difúzie na odstránenie rozpustených plynov (ako je oxid uhličitý, kyslík a amoniakálny dusík) z kvapalín. Jeho základná technológia spočíva v použití membránovej štruktúry z dutých vlákien na zväčšenie kontaktnej plochy plynu-kvapaliny. Migrácia plynu na vonkajšiu stranu membrány je poháňaná vákuom alebo tlakovým rozdielom, čím sa dosahuje vysoko účinné odplynenie.
36. Ultrafialový (UV) sterilizátor: Fyzikálna metóda, ktorá využíva ultrafialové svetlo na zničenie molekulárnej štruktúry DNA/RNA mikroorganizmov na dosiahnutie sterilizácie. Vyznačuje sa okamžitým-vysoko energetickým ultrafialovým svetlom a silnou prenikavou silou. Princíp sterilizácie zahŕňa hlavne nukleové kyseliny absorbujúce ultrafialové svetlo s vlnovou dĺžkou 253,7 nm, čo spôsobuje abnormálnu genetickú funkciu a trvalú inaktiváciu.
37. Odstraňovač TOC (TOC-UV): Zariadenie, ktoré využíva ultrafialové svetlo s vysokou{2}}intenzitou (185nm a 253,7nm ultrafialové svetlo pôsobiace synergicky) na zničenie molekulárnej štruktúry celkového organického uhlíka (TOC) vo vode, čo spôsobuje jeho rozklad na CO2 a H2O. To účinne znižuje obsah organických látok vo vode, zlepšuje čistotu vody a je vhodné na prípravu ultračistej vody a scenáre úpravy vody s vysokými-potrebami.
38. Dodatok:
Odporúčané rozsahy rýchlosti filtrácie pre bežné filtračné zariadenia:
Filter plytkých médií: 10-40 m/h;
Jednovrstvový filter: 8 – 10 m/h;
Dvojvrstvový filter: 10 – 14 m/h;
Troj{0}}vrstvový filter: 18 – 20 m/h;
Filter s aktívnym uhlím: 8-20 m/h;
Zmäkčovač: 15-30 m/h;
Aniónové-katiónové lôžko: 20-30 m/h;
Bežné zmiešané lôžko: 30-40 m/h alebo 20-30 BV/h;
Leštenie zmiešaného lôžka: 40-60 m/h alebo 30-40 BV/h.