II. Терминология процессов и оборудования (Оборудование является носителем процесса, а процесс — ядром оборудования)
1. Мембранный биореактор (MBR): новый тип оборудования для очистки воды, сочетающий в себе технологию мембранного разделения и биологическую очистку, в основном используемый в городских сточных водах, очистке промышленных сточных вод и повторном использовании оборотной воды. Существует много типов мембранных биореакторов, но в области очистки воды они обычно относятся конкретно к типу разделения твердой-жидкости. Его основной технологической особенностью является использование мембранных модулей вместо вторичного отстойника. Мембраны MBR подразделяются на мембраны для микрофильтрации MBR и мембраны для ультрафильтрации MBR в зависимости от точности разделения.
2. Мелкий средний фильтр: устройство, которое фильтрует примеси в жидкости через слой среды. Его принцип работы в основном использует эффекты адсорбции, удержания и седиментации слоя среды (например, кварцевого песка, граната и т. д.) для удаления взвешенных твердых частиц, коллоидов, органических веществ, бактерий и других примесей из жидкости, тем самым достигая цели очистки качества воды.
Примечание. По сути, это тип песочного фильтра, фильтры с мелким фильтрующим материалом имеют меньшую высоту набивки и более высокую скорость фильтрации, но их точность фильтрации обычно ниже, чем у фильтров с кварцевым песком. Они также подходят для более широкого диапазона условий качества воды.
3. Фильтр с кварцевым песком. Также известный как песчаный фильтр (SF), в качестве фильтрующего материала используется кварцевый песок. Под определенным давлением вода с высокой мутностью пропускается через определенную толщину зернистого или не-зернистого кварцевого песка. Он удаляет осадок, коллоиды, ионы металлов и органические вещества, тем самым уменьшая мутность и очищая воду.
4. Мультимедийный фильтр (MMF). Используются два или более фильтрующих материала. Под определенным давлением вода с высокой мутностью пропускается через определенную толщину гранулированного или не-материала, эффективно удаляя взвешенные примеси и осветляя воду. Обычно используемые фильтрующие материалы включают кварцевый песок, антрацит и марганцевый песок. Он в основном используется для очистки воды, удаления мутности, умягчения воды и предварительной-очистки чистой воды, обеспечивая мутность сточных вод ниже 3 градусов. Примечание. В области очистки воды фильтры с кварцевым песком и мульти-фильтры часто используются как взаимозаменяемые. Ключом к их основному применению является выбор (типа и модели) фильтрующего материала и правильное заполнение.
5. Фильтр с активированным углем (ACF): тип фильтра, наполненный активированным углем для фильтрации свободных веществ, микроорганизмов и некоторых ионов тяжелых металлов из воды, а также эффективного уменьшения цвета воды. Активированный уголь можно в основном классифицировать по материалу, например, на основе угля-, дерева- и скорлупы-.
Примечание. В области очистки воды решающее значение имеет правильный выбор ее адсорбционной способности (йодного числа). Обычно 600-800 мг/г достаточно для предварительной очистки промышленной чистой воды; стандарты питьевой воды обычно требуют 800-1000 мг/г; а для очищенной воды, воды для инъекций и сверхчистой воды электронного качества обычно требуется 1000-1200 мг/г.
6. Смягчитель воды (SF). Также известный как умягчитель, он использует катионообменную смолу натриевого типа- для удаления ионов кальция и магния из воды, снижая ее жесткость.
Примечание. Умягчители воды в основном основаны на ионном обмене, в отличие от других механических фильтров на этапе предварительной очистки, которые в основном работают за счет перехвата и адсорбции. Таким образом, выбор резервуара требует учета расхода и скорости, соотношения диаметров [φ=√(4Q/π/v)] и, что более важно, определения соответствующего количества загрузки смолы и расчета разумного цикла регенерации на основе жесткости сырой воды.
Когда сырая вода представляет собой городскую водопроводную воду, ее жесткость обычно низкая (<<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. Самоочищающийся фильтр (SCF): это полностью автоматическое интеллектуальное устройство управления, которое использует фильтрующую сетку для непосредственного улавливания примесей в воде, удаления взвешенных твердых частиц и твердых частиц, снижения мутности, очистки качества воды и уменьшения загрязнения системы, водорослей и коррозии. Он очищает воду и защищает оборудование системы для нормальной работы.
8. Многоуровневый дисковый фильтр. Также известный как дисковый фильтр или многослойный пластинчатый фильтр, это тип самоочищающегося фильтра, в котором используется модульная конструкция (блоки можно свободно комбинировать) для улавливания взвешенных твердых частиц через каналы, образованные между фильтрующими дисками. Во время обратной промывки вода течет в противоположном направлении, удаляя загрязнения. Фильтрующий блок дискового фильтра состоит из сложенных друг на друга, рифленых или ребристых кольцевых фильтровальных дисков из армированного пластика, часто обозначаемых цифрами «2», «3» или «4». Точность фильтрации обычно составляет 5-200 мкм.
Примечание. При очистке воды дисковые фильтры часто используются в качестве предварительных-фильтров в системах ультрафильтрации с точностью 50–100 мкм и действуют аналогично защитному фильтру.
9. Прецизионный фильтр: обычно используется внешняя оболочка из нержавеющей стали. Внутри него используются трубчатые фильтрующие элементы, такие как фильтры из полипропилена,-выдутые из расплава, проволочные-пряденые, гофрированные, титановые фильтры или фильтры с активированным углем. Различные фильтрующие элементы выбираются в зависимости от фильтрующей среды и процесса проектирования для достижения требуемого качества сточных вод.
Примечание. Разница между тонкой фильтрацией и микрофильтрацией не совсем ясна. Микрофильтрация в широком смысле имеет точность фильтрации примерно 0,1-50 мкм; узко определенная фильтрация (в частности, микропористая мембранная фильтрация) имеет точность примерно 0,1-10 мкм; в то время как тонкая фильтрация имеет диапазон точности примерно 0,1-100/200 мкм.
10. Фильтр безопасности. Как следует из названия, когда устройство фильтрации уровня прецизионного фильтра- используется для защиты другого оборудования в системе, например RO, его основной функцией является защита, отсюда и название «фильтр безопасности».
11. Рукавный фильтр. Также известный как рукавный фильтр для очистки воды, он состоит из фильтровального мешка, поддерживаемого металлической сетчатой корзиной. Жидкость поступает через входное отверстие, фильтруется мешочным фильтром и вытекает через выходное отверстие. Примеси улавливаются в фильтровальном мешке, и фильтр можно использовать повторно после замены фильтровального мешка. Обычная точность фильтрации составляет 1–100 мкм, относится к категории точности и часто используется в качестве защитного фильтра.
12. Картриджный фильтр из полипропилена,-выдутый из расплава: тип картриджного фильтра. Его основной фильтрующий элемент представляет собой полипропиленовый картридж,-выдутый из расплава, трубчатый фильтрующий материал, изготовленный из полипропилена (ПП) методом выдувания из расплава-. Обычная точность фильтрации составляет 0,5–100 мкм, относится к категории тонкой фильтрации и часто используется в качестве защитного фильтра.
13. Механический фильтр: фильтр, который в основном использует механическое физическое улавливание и адсорбцию. Таким образом, по существу, все упомянутые выше фильтры предварительной очистки и защитные фильтры, за исключением смягчающих фильтров, относятся к категории механических фильтров. Однако в области очистки воды термин «механический фильтр» иногда используется для обозначения песочных фильтров или мульти-фильтров (это менее точное выражение).
14. Трубопроводный фильтр: в основном состоит из соединительных труб, цилиндра, фильтрующей корзины, фланцев, крышек фланцев и крепежных деталей, установленных на трубопроводах для удаления крупных твердых примесей из жидкостей, защиты оборудования, расположенного ниже по потоку (насосов, приборов и т. д.), и обеспечения стабильной работы. Типичными примерами являются трубчатые фильтры типа Y- и корзинчатые фильтры.
15. Канальный смеситель: устройство, обеспечивающее равномерное смешивание жидкостей при их прохождении через трубу с помощью определенного компонента или смешивающего элемента. В системах очистки воды его обычно используют для подключения к трубопроводам при добавлении различных агентов, таких как коагулянты, восстановители и ингибиторы накипи.
16. Микрофильтрация (МФ): также известная как микропористая мембранная фильтрация. Это мембранный процесс, в котором в качестве движущей силы используется разница статического давления, а для разделения используется просеивающий эффект сито-подобной мембраны фильтрующего материала. Точность фильтрации составляет примерно 0,1-10 мкм. Он в основном удерживает коллоиды, взвешенные вещества и бактерии в растворенном веществе при просеивании. Рабочее давление составляет примерно 0,07-0,2 МПа.
17. Ультрафильтрация (УФ): процесс мембранного разделения с точностью фильтрации между микрофильтрацией и нанофильтрацией, управляемый давлением и основанный на принципе просеивания. Точность его фильтрации составляет примерно 0,002–0,1 мкм (2–100 нм), а пороговая граница молекулярной массы (MWCO) составляет примерно 1000–200 000 дальтон (Да). Он может эффективно удалять из воды частицы, коллоиды, бактерии, пирогены и высокомолекулярные органические вещества. Рабочее давление составляет примерно 0,1-0,3 МПа.
Примечание. Размер пор ультрафильтрационных мембран, используемых в системах сверхчистой воды полупроводниковой промышленности, составляет примерно 0,005 мкм, а MWCO составляет примерно 6000 Да.
18. Нанофильтрация (NF): точность фильтрации находится между ультрафильтрацией и обратным осмосом. Он управляется давлением- и в основном обеспечивает разделение с помощью таких принципов, как просеивание, диффузия растворения, отталкивание заряда и эффект Доннана. Точность его фильтрации составляет примерно 1-2 нм, а пороговая граница молекулярной массы составляет примерно 200-1000 дальтон. Он может эффективно удалять вторичные и многовалентные ионы, различные вещества с молекулярной массой более 200, а также частично удалять одновалентные ионы и вещества с молекулярной массой менее 200. В определенной степени достигается селективное разделение между ионами различной валентности. Рабочее давление 0,3-0,6 МПа.
19. Обратный осмос (RO): За счет разницы давлений давление подается на питательный раствор на стороне подачи. Когда давление превышает осмотическое давление, растворитель будет проникать против естественного осмотического направления, таким образом получая пермеат на стороне мембраны с низким-давлением и концентрируясь на стороне высокого-давления. Принцип работы мембран обратного осмоса в основном объясняется такими теориями, как растворение-диффузия, преимущественная адсорбция-капиллярный поток и водородные связи. Точность его фильтрации составляет примерно 0,1-1 нм, а предельная молекулярная масса составляет примерно 100 Да. Он эффективно удаляет различные ионы неорганических солей и различные вещества с молекулярной массой более 100. Рабочее давление составляет примерно 0,7-7 МПа.
20. Керамическая мембрана: асимметричная мембрана, изготовленная из неорганических керамических материалов с использованием специального процесса. Основным принципом разделения является просеивание с точностью фильтрации примерно 0,001–1 мкм (1–1000 нм). Он эффективно удаляет из воды взвешенные вещества, коллоиды, микроорганизмы и макромолекулы, при этом вода, малые молекулы и ионы неорганических солей могут проходить нормально.
Примечание. Как и в случае с нанофильтрацией, рыночное применение керамических мембран еще не полностью развито, но исследования очень активны, а практическое применение все еще относительно ограничено.
21. Электродиализ (ЭД): сочетание электрохимических и диализно-диффузионных процессов. Приводимый в действие внешним электрическим полем постоянного тока, он использует избирательную проницаемость ионообменных мембран (полу-проницаемых мембран) (т. е. катионы могут проходить через катионообменные мембраны, а анионы могут проходить через анионообменные мембраны), заставляя катионы и анионы двигаться к аноду и катоду соответственно.
22. Электродеионизация (EDI). Этот процесс очистки воды, также известный как электро-деионизация или электродиализ с насадочным слоем, сочетает в себе технологии электродиализа и ионного обмена. Благодаря избирательному проникновению через анионообменные и катионообменные мембраны и ионообменному эффекту смолы достигается направленная миграция ионов и глубокое опреснение под действием постоянного электрического поля, в результате чего образуется вода с удельным сопротивлением, превышающим 15 МОм*см.
Его принцип заключается в заполнении мембранного пространства электродиализной установки ионообменной смолой. Ионы H+ и OH-, генерируемые гидролизной ионизацией, вместе с электрическим полем одновременно обеспечивают миграцию ионов и регенерацию смолы. Это устраняет необходимость в кислотно-основной химической регенерации, делая ее более экологически чистой и высокоавтоматизированной.
23. Непрерывная электродеионизация (CEDI): По базовой структуре и принципу работы аналогична EDI, самая большая разница заключается в том, заполнена ли камера концентрата ионообменной смолой и происходит ли отдельный сброс воды с электрода.
24. Анионный слой: анионообменник, его основной принцип работы заключается в использовании гидроксид-ионов в анионообменной смоле для обмена других анионов в воде.
25. Катионообменник. Основной принцип работы катионита заключается в использовании ионов водорода или натрия в катионообменной смоле для обмена других катионов в воде. В зависимости от химикатов, используемых для регенерации смолы, ее можно разделить на водородный-тип и натриевый-тип; последний является распространенным типом умягчителя воды.
26. Дегазатор. Также известное как дегазационная колонна/удалитель углерода. Это устройство, которое удаляет свободный углекислый газ из воды путем принудительной-дегазации воздухом.
Примечание. В области очистки воды его обычно размещают после катионного обмена (сценарий 2B3T) или первой-ступени обратного осмоса (более тщательно, чем при обычной регулировке pH). Когда концентрация HCO3- в сырой воде меньше или равна 50 мг/л, идеальный остаточный CO2 в полученной воде после дегазации дегазатором составляет меньше или равен 5 мг/л.
27. Два-слоя, три-башни (2B3T) / SC+DG+ (WA/SA): это комбинированный процесс, объединяющий катионный обмен, дегазацию и анионный обмен для эффективного удаления катионов и анионов из воды.. 2B представляет собой два слоя (катионный слой и анионный слой), а 3T представляет собой три башни (два слоя + башня декарбонизации).
Его основной принцип работы заключается в следующем: Катионный слой: использует катионообменную смолу для адсорбции катионов в воде. Тип смолы — SC (сильный кислотный катион, сокращенно «сильный катион»). Башня декарбонизации: используется для удаления CO2 (диоксида углерода) из воды, снижая щелочность (HCO3-) посредством этого процесса. Анионный слой: для адсорбции анионов в воде используется анионообменная смола. Тип смолы WA+SA (смесь слабых и сильных анионов).
2B3T — это эффективный процесс опреснения, который предшествовал RO и широко используется в различных областях. Качество получаемой воды/производительность опреснения сопоставимы с одноступенчатыми системами обратного осмоса, и она имеет более широкий диапазон условий качества поступающей воды по сравнению с системами обратного осмоса. В процессах подготовки сверхчистой воды в электронной промышленности 2B3T сохраняется, поскольку его анионный слой демонстрирует превосходную эффективность удаления конкретных слабоосновных анионов (кремний, бор) по сравнению с обычным RO.
28. Сильнокислотная катионная смола (SC). Это ионообменная смола с группами сульфоновой кислоты (-SO3H) в качестве обменных групп. Его ионообменная последовательность — Fe3H.
+> Al3+> Pb2+> Ca2+> Mg2+> K+> Na+>H+. К этой категории относятся обычные смягчающие смолы (катионообменные смолы натриевого типа-).
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->ОЙ-.
Примечание. В системах сверхчистой воды, поскольку основные процессы опреснения имеют относительно ограниченную скорость удаления бора, часто требуются дополнительные процессы ионообменного удаления бора. Обычно используются полированные сильноосновные анионообменные смолы или специальные смолы для удаления бора (UP7530# 760 юаней/л, CH-99# 450 юаней/л и т. д.). Последние представляют собой в основном макропористые хелатирующие ионообменные смолы, относящиеся к специальным смолам, и цены на них, как правило, значительно выше, но эффект зачастую более значителен.
30. Слабокислотная катионная смола (WC). Это ионообменная смола, в которой в качестве обменных групп используются карбоксильные группы (-COOH), фосфатные группы (-PO2H2) и фенольные группы (-C6H5OH). Порядок ионного обмена: H+ > Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+, K+ > Na+..
Примечание. Ионная селективность слабокислотных/основных смол в основном зависит от валентного состояния иона и радиуса гидратированного иона в следующем порядке: ионы с более высокой валентностью > ионы с более низкой валентностью, ионы с меньшим радиусом > ионы с большим радиусом. Однако ионы H+ и OH- образуют сопряженные кислотно-основные системы с соответствующими слабокислотными и слабоосновными функциональными группами соответственно и поэтому предпочтительно адсорбируются. Порядок обмена других ионов соответствует порядку обмена сильнокислотных/основных 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. Смешанный слой (MB): этот тип ионообменной смолы смешивает катионообменные и анионообменные смолы в определенном соотношении в одном и том же ионообменнике. Поскольку ионы H+ и OH-, попадая в воду, после смешанного ионного обмена сразу образуют молекулы воды с очень низкой ионизацией, реакция обмена протекает очень тщательно.
Примечание. В отличие от полировки смешанных слоев, обычные смешанные слои можно непрерывно регенерировать. Таким образом, хотя минерализация притока в смешанный слой, как правило, не должна быть слишком высокой (чрезмерная минерализация приведет к слишком частой регенерации), его можно использовать отдельно, когда требования к качеству получаемой воды не высоки.
33. Имитация движущегося слоя (SMB): используется ряд фиксированных-насадочных колонн, через которые непрерывно циркулирует исходная жидкость. В этом процессе адсорбционная смола или ионообменная смола в неподвижном слое используется для удаления целевых веществ, таких как примеси, ионы и пигменты.
Примечание. SMB и PMB имеют существенные различия в определении. Однако при использовании много-этапной (тандемной) полировки много-ступенчатая система циркуляции ПМБ де-факто образует систему SMB. Поэтому в системах сверхчистой воды термины SMB и PMB часто используются как синонимы.
34. Полировальный смешанный слой (PMB). Также известный как одноразовый смешанный слой, это устройство глубокой очистки в конце процесса очистки воды. В нем используется не-невозобновляемая смешанная ионообменная смола (катионообменная смола типа H- и анионообменная смола типа OH-) для дальнейшего улучшения качества добываемой воды, достижения удельного сопротивления 18,2 МОм*см и контроля таких показателей, как TOC и SiO2.
35. Мембранная дегазация (MDG). Это устройство для разделения газа-жидкости, основанное на технологии мембранного разделения. Он использует принцип диффузии для удаления растворенных газов (таких как углекислый газ, кислород и аммиачный азот) из жидкостей. Основная технология компании заключается в использовании мембранной структуры из полых волокон для увеличения площади контакта газа-жидкости. Миграция газа наружу мембраны осуществляется за счет вакуума или разницы давлений, что обеспечивает высокоэффективную дегазацию.
36. Ультрафиолетовый (УФ) стерилизатор: физический метод, использующий ультрафиолетовый свет для разрушения молекулярной структуры ДНК/РНК микроорганизмов с целью стерилизации. Он обеспечивает мгновенный ультрафиолетовый свет высокой-энергии и высокую проникающую способность. Принцип стерилизации в основном заключается в том, что нуклеиновые кислоты поглощают ультрафиолетовый свет с длиной волны 253,7 нм, вызывая аномальную генетическую функцию и постоянную инактивацию.
37. Удаление TOC (TOC-UV): устройство, которое использует ультрафиолетовый свет высокой-интенсивности (ультрафиолетовый свет с длиной волны 185 нм и 253,7 нм, работающий синергетически) для разрушения молекулярной структуры общего органического углерода (TOC) в воде, вызывая его разложение на CO2 и H2O. Это эффективно снижает содержание органических веществ в воде, повышает чистоту воды и подходит для подготовки сверхчистой воды и сценариев очистки воды с высокими-требованиями.
38. Приложение:
Рекомендуемые диапазоны скорости фильтрации для обычного фильтрующего оборудования:
Фильтр мелкой очистки: 10-40 м/ч;
Однослойный-фильтр: 8–10 м/ч;
Двухслойный-фильтр: 10–14 м/ч;
Трехслойный-фильтр: 18–20 м/ч;
Фильтр с активированным углем: 8-20 м/ч;
Пластификатор: 15-30 м/ч;
Анион-катионный слой: 20–30 м/ч;
Обыкновенная смешанная засыпка: 30-40 м/ч или 20-30 БВ/ч;
Полировка смешанного слоя: 40-60 м/ч или 30-40 БВ/ч.
