II. Process- och utrustningsterminologi (Utrustning är bäraren av processen, och processen är kärnan i utrustningen)
1. Membrane Bioreactor (MBR): En ny typ av vattenreningsutrustning som kombinerar membranseparationsteknik och biologisk rening, huvudsakligen använd i kommunalt avlopp, industriell avloppsrening och återanvändning av återvunnet vatten. Det finns många typer av membranbioreaktorer, men inom vattenreningsområdet syftar det i allmänhet specifikt på typen fast-vätskeseparation. Dess kärntekniska funktion är användningen av membranmoduler för att ersätta den sekundära sedimentationstanken. MBR-membran klassificeras i MBR-mikrofiltreringsmembran och MBR-ultrafiltreringsmembran enligt deras separationsprecision.
2. Shallow Medium Filter: En enhet som filtrerar föroreningar i en vätska genom ett medialager. Dess arbetsprincip använder huvudsakligen adsorptions-, retentions- och sedimentationseffekterna av medialagret (såsom kvartssand, granat etc.) för att avlägsna suspenderade fasta ämnen, kolloider, organiskt material, bakterier och andra föroreningar från vätskan, och uppnår därigenom syftet att rena vattenkvaliteten.
Obs: I huvudsak en typ av sandfilter, grunda mediafilter har en lägre mediapackningshöjd och en högre filtreringshastighet, men deras filtreringsnoggrannhet är i allmänhet lägre än för kvartssandfilter. De är också lämpliga för ett bredare utbud av vattenkvalitetsförhållanden.
3. Kvartssandfilter: Även känt som ett sandfilter (SF), det använder kvartssand som filtermedium. Under visst tryck passerar vatten med hög grumlighet genom en viss tjocklek av granulär eller icke-kornig kvartssand. Det tar bort sediment, kolloider, metalljoner och organiskt material, vilket minskar grumlighet och renar vattnet.
4. Multimediafilter (MMF): Använder två eller flera filtermedia. Under visst tryck passerar vatten med hög grumlighet genom en viss tjocklek av granulärt eller icke-kornigt material, vilket effektivt tar bort suspenderade föroreningar och klarnar vattnet. Vanligt använda filtermedia inkluderar kvartssand, antracit och mangansand. Den används främst för vattenbehandling, avlägsnande av grumlighet, vattenmjukning och för-förbehandling av rent vatten, vilket uppnår en grumlighet i avloppsvattnet på under 3 grader. Obs! Inom vattenbehandlingsområdet används ofta kvartssandfilter och multi-mediafilter omväxlande. Nyckeln till deras kärnapplikation ligger i valet (typ och modell) av filtermediet och korrekt fyllning.
5. Aktivt kolfilter (ACF): En typ av filter fyllt med aktivt kol för att filtrera fritt material, mikroorganismer och vissa tungmetalljoner från vatten och effektivt reducera vattenfärgen. Aktivt kol kan huvudsakligen klassificeras efter material, som kol-baserat, trä-baserat och nötskalsbaserat-.
Obs: Inom vattenbehandlingsområdet är lämpligt val av dess adsorptionskapacitet (jodvärde) avgörande. I allmänhet är 600-800 mg/g tillräckligt för industriell förbehandling av rent vatten; dricksvattenstandarder kräver i allmänhet 800-1000 mg/g; och för renat vatten, vatten för injektion och ultrarent vatten av elektronisk kvalitet krävs i allmänhet 1000-1200 mg/g.
6. Vattenavhärdare (SF): Även känd som en mjukgörare, den använder katjonbytarharts av natrium-typ för att avlägsna kalcium- och magnesiumjoner från vatten, vilket minskar vattnets hårdhet.
Obs: Vattenavhärdare är huvudsakligen baserade på jonbyte, till skillnad från andra mekaniska filter i förbehandlingssteget som främst fungerar genom avlyssning och adsorption. Därför kräver tankval övervägande av flödeshastighet och hastighet, diameterförhållandet [φ=√(4Q/π/v)], och, ännu viktigare, bestämning av lämplig hartsladdningsmängd och beräkning av en rimlig regenereringscykel baserat på råvattnets hårdhet.
När råvattnet är kommunalt kranvatten är dess hårdhet i allmänhet låg (<<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. Själv-rengörande filter (SCF): Detta är en helautomatisk intelligent kontrollenhet som använder en filterskärm för att direkt fånga upp föroreningar i vattnet, ta bort suspenderade fasta ämnen och partiklar, minska grumlighet, rena vattenkvaliteten och minska nedsmutsning av systemet, alger och korrosion. Den renar vatten och skyddar systemutrustningen för normal drift.
8. Stacked Disc Filter: Även känt som ett skivfilter eller staplade plattfilter, är det en typ av självrengörande filter som använder en modulär design (enheter kan kombineras fritt) för att fånga upp suspenderade partiklar genom kanaler som bildas mellan filterskivorna. Vid backspolning rinner vattnet i motsatt riktning för att ta bort föroreningarna. Filterenheten i ett skivfilter består av staplade, räfflade eller räfflade ringformade förstärkta plastfilterskivor, ofta märkta "2", "3" eller "4". Dess filtreringsnoggrannhet är vanligtvis 5-200 μm.
Obs! Vid vattenbehandling används skivfilter ofta som för-filter i ultrafiltreringssystem, med en noggrannhet på 50-100 μm, som fungerar på samma sätt som ett säkerhetsfilter.
9. Precisionsfilter: Använder i allmänhet ett yttre skal av rostfritt stål. Internt använder den rörformiga filterelement som PP-smält--blåsta, tråd-spunna, veckade, titan- eller aktivt kolfilter. Olika filterelement väljs baserat på filtreringsmediet och designprocessen för att uppnå den erforderliga kvaliteten på avloppsvattnet.
Notera: Skillnaden mellan finfiltrering och mikrofiltrering är inte helt klar. Mikrofiltrering, brett definierad, har en filtreringsprecision på cirka 0,1-50 μm; snävt definierad filtrering (särskilt mikroporös membranfiltrering) har en precision på cirka 0,1-10 μm; medan finfiltrering har ett precisionsområde på cirka 0,1-100/200 μm.
10. Säkerhetsfilter: Som namnet antyder, när en precisionsfilter-nivåfiltreringsenhet används för att skydda annan utrustning i ett system som RO, är dess primära funktion skydd, därav namnet "säkerhetsfilter".
11. Påsfilter: Även känt som ett påsfilter för vattenbehandling, det består av en filterpåse som stöds av en metallkorg. Vätska strömmar in genom inloppet, filtreras av filterpåsen och strömmar ut genom utloppet. Föroreningar fångas i filterpåsen och filtret kan återanvändas efter att filterpåsen har bytts ut. Vanlig filtreringsprecision är 1-100 μm, som faller inom precisionskategorin, och det används ofta som ett säkerhetsfilter.
12. PP Smält-blåst patronfilter: En typ av patronfilter. Dess kärnfilterelement är en PP-smältblås-patron, ett rörformat filtermaterial tillverkat av polypropen (PP) genom en smältblåst-process. Vanlig filtreringsprecision är 0,5-100μm, faller inom kategorin finfiltrering, och används ofta som ett säkerhetsfilter.
13. Mekaniskt filter: Ett filter som i första hand använder mekanisk fysisk avlyssning och adsorption. Därför tillhör i huvudsak förbehandlingsfiltren och säkerhetsfiltren som nämns ovan, förutom mjukningsfilter, alla kategorin mekaniska filter. Men inom vattenbehandlingsområdet används ibland "mekaniskt filter" för att specifikt hänvisa till sandfilter eller multi-mediafilter (detta är ett mindre exakt uttryck).
14. Rörledningsfilter: Består huvudsakligen av anslutningsrör, en cylinder, en filterkorg, flänsar, flänsskydd och fästelement, installerade på rörledningar för att avlägsna större fasta föroreningar från vätskor, skydda nedströmsutrustning (pumpar, instrument, etc.) och säkerställa stabil drift. Vanliga exempel är rörfilter av typ Y- och korgfilter.
15. Kanalblandare: En anordning som uppnår jämn blandning av vätskor när de strömmar genom ett rör med hjälp av en specifik komponent eller blandningselement. I vattenbehandlingssystem används det vanligtvis för att ansluta till rörledningar när man lägger till olika medel såsom koaguleringsmedel, reduktionsmedel och beläggningshämmare.
16. Mikrofiltrering (MF): Även känd som mikroporös membranfiltrering, det är en membranprocess som använder statisk tryckskillnad som drivkraften och siktverkan av ett sikt-liknande filtermediamembran för separation. Filtreringsprecisionen är cirka 0,1-10 μm. Det håller huvudsakligen kolloider, suspenderade ämnen och bakterier i det lösta ämnet genom siktning. Arbetstrycket är cirka 0,07-0,2 MPa.
17. Ultrafiltrering (UF): En membranseparationsprocess med filtreringsprecision mellan mikrofiltrering och nanofiltrering, driven av tryck och baserad på siktningsprincipen. Dess filtreringsprecision är ungefär 0,002-0,1 μm (2-100 nm), och molekylviktsgränsen (MWCO) är ungefär 1000-200000 Dalton (Da). Det kan effektivt ta bort partiklar, kolloider, bakterier, pyrogener och högmolekylärt organiskt material från vatten. Arbetstrycket är cirka 0,1-0,3 MPa.
Obs: Porstorleken på ultrafiltreringsmembran som används i ultrarent vattensystem i halvledarindustrin är cirka 0,005 μm och MWCO är cirka 6000 Da.
18. Nanofiltrering (NF): Filtreringsprecision är mellan ultrafiltrering och omvänd osmos. Den är tryckdriven- och uppnår huvudsakligen separation genom principer som siktning, upplösningsdiffusion, laddningsrepulsion och Donnan-effekten. Dess filtreringsprecision är ungefär 1-2 nm, och molekylviktsgränsen är ungefär 200-1000 Dalton. Den kan effektivt avlägsna sekundära och multivalenta joner, olika ämnen med molekylvikter större än 200, och delvis avlägsna monovalenta joner och ämnen med molekylvikter mindre än 200. Den uppnår selektiv separation mellan joner med olika valens i viss utsträckning. Arbetstrycket är 0,3-0,6 MPa.
19. Omvänd osmos (RO): Driven av tryckskillnad appliceras tryck på matarlösningen på matningssidan. När trycket överstiger dess osmotiska tryck, kommer lösningsmedlet att tränga in mot den naturliga osmotiska riktningen, vilket erhåller permeat på membranets låg-trycksida och koncentreras på högtryckssidan. Arbetsprincipen för omvänd osmosmembran förklaras huvudsakligen av teorier som upplösning-diffusion, preferentiell adsorption-kapillärflöde och vätebindning. Dess filtreringsprecision är ungefär 0,1-1 nm, och molekylviktsgränsen är ungefär 100 Da. Den tar effektivt bort olika oorganiska saltjoner och olika ämnen med molekylvikter större än 100. Arbetstrycket är cirka 0,7-7 MPa.
20. Keramiskt membran: Ett asymmetriskt membran bildat av oorganiska keramiska material med hjälp av en speciell process. Dess huvudsakliga separationsprincip är siktning, med en filtreringsprecision på cirka 0,001-1 μm (1-1000 nm). Det tar effektivt bort suspenderade fasta ämnen, kolloider, mikroorganismer och makromolekyler från vatten, medan vatten, små molekyler och oorganiska saltjoner kan passera normalt.
Notera: Liksom nanofiltrering är marknadsapplikationen av keramiska membran ännu inte helt mogen, men forskningen är mycket aktiv och praktiska tillämpningar är fortfarande relativt begränsade.
21. Elektrodialys (ED): En kombination av elektrokemiska och dialysdiffusionsprocesser. Drivs av ett externt elektriskt likströmsfält, utnyttjar den den selektiva permeabiliteten hos jonbytarmembran (semi-permeabla membran) (dvs katjoner kan passera genom katjonbytarmembran och anjoner kan passera genom anjonbytarmembran), vilket får katjoner och anjoner att röra sig mot anoden respektive katoden.
22. Elektrodejonisering (EDI): Även känd som elektro-avjonisering eller elektrodialys med packad-bädd, denna vattenbehandlingsprocess kombinerar elektrodialys och jonbytesteknik. Genom den selektiva genomträngningen av anjon- och katjonbytarmembran och jonbytareffekten av harts uppnår den riktad jonmigration och djup avsaltning under ett elektriskt DC-fält, vilket producerar vatten med en resistivitet som överstiger 15 MΩ*cm.
Dess princip innebär att membranutrymmet i elektrodialysenheten fylls med jonbytarharts. H+- och OH--jonerna som genereras genom hydrolysjonisering, tillsammans med det elektriska fältet, uppnår samtidigt jonmigrering och hartsregenerering. Detta eliminerar behovet av kemisk regenerering av syra-, vilket gör den mer miljövänlig och mycket automatiserad.
23. Kontinuerlig elektrodejonisering (CEDI): Liknande i grundstruktur och arbetsprincip som EDI, ligger den största skillnaden i om koncentratkammaren också är fylld med jonbytarharts och om en separat elektrodvattenurladdning sker.
24. Anjonbädd: En anjonbytare, dess huvudsakliga arbetsprincip är att använda hydroxidjoner i anjonbytarharts för att byta andra anjoner i vattnet.
25. Katjonbädd: En katjonbytare, dess huvudsakliga arbetsprincip är att använda väte- eller natriumjoner i katjonbytarharts för att byta andra katjoner i vattnet. Beroende på vilka kemikalier som används för hartsregenerering kan den delas in i vätetyp- och natrium-typ; den senare är den vanliga typen av vattenavhärdare.
26. Avgasare: Även känd som ett avgasningstorn/kolborttagare, det är en enhet som tar bort fri koldioxid från vatten genom att använda forcerad -luftavgasning.
Obs: Inom vattenbehandlingsområdet placeras den vanligtvis efter katjonbyte (2B3T-scenario) eller första-steget omvänd osmosutrustning (mer noggrann än vanlig pH-justering). När HCO3-koncentrationen i råvattnet är Mindre än eller lika med 50mg/L, är den idealiska resterande CO2 i produktvattnet efter avgasning med avgasaren Mindre än eller lika med 5mg/L.
27. Två-bäddar, tre-torn (2B3T) / SC+DG+ (WA/SA): Detta är en kombinerad process som integrerar katjonbyte, avgasning och anjonbyte för att effektivt ta bort både katjoner och anjoner från vatten. 2B representerar två bäddar (katjonbädd och anjonbädd), och +3T (avkolvatten till tre bäddar).
Dess huvudsakliga arbetsprincip är följande: Katjonbädd: Använder katjonbytarharts för att adsorbera katjoner i vattnet. Hartstypen är SC (stark sur katjon, förkortad stark katjon). Koldioxidutsläppstorn: Används för att avlägsna CO2 (koldioxid) från vattnet, vilket minskar alkaliniteten (HCO3-) genom denna process. Anjonbädd: Använder anjonbytarharts för att adsorbera anjoner i vattnet. Hartstypen är WA+SA (en blandning av svaga och starka anjoner).
2B3T är en effektiv avsaltningsprocess som går före RO och används flitigt inom olika områden. Dess produktvattenkvalitet/avsaltningskapacitet är jämförbar med RO i ett-steg, och den har ett bredare utbud av inflytande vattenkvalitetsförhållanden jämfört med RO-system. I processer för beredning av ultrarent vatten inom elektronikindustrin behålls 2B3T eftersom dess anjonbädd uppvisar överlägsen avlägsningseffektivitet för specifika svagt basiska anjoner (kisel, bor) jämfört med konventionell RO.
28. Starkt surt katjonharts (SC): Detta är ett jonbytarharts med sulfonsyragrupper (-SO3H) som utbytesgrupper. Dess jonbytessekvens är Fe3H.
+> Al3+> Pb2+> Ca2+> Mg2+> K+> Na+>H+. Vanliga mjukgörande hartser (katjonbytarhartser av natrium-typ) tillhör denna kategori.
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->ÅH-.
Obs: I system med ultrarent vatten, eftersom vanliga avsaltningsprocesser har relativt begränsade boravlägsningshastigheter, krävs ofta ytterligare processer för borttagning av bor med jonbyte. Polerade starka basanjonbytarhartser eller speciella borborttagningshartser (UP7530# 760 RMB/L, CH-99# 450 RMB/L, etc.) används ofta. De senare är mestadels makroporösa kelatbildande jonbytarhartser, som tillhör specialhartser, och deras priser är i allmänhet mycket högre, men effekterna är ofta mer betydande.
30. Svagt surt katjonharts (WC): Detta är ett jonbytarharts som använder karboxylsyragrupper (-COOH), fosfatgrupper (-PO2H2) och fenolgrupper (-C6H5OH) som utbytesgrupper. Jonbytarordningen är H+ > Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+, K+ > Na+.
Notera: Jonselektiviteten för svaga sura/basiska hartser beror huvudsakligen på jonvalenstillståndet och hydratiserade jonradie, i storleksordningen: högre valensjoner > lägre valensjoner, joner med mindre radie > joner med större radie. H+- och OH--joner bildar emellertid konjugerade syra/bas-system med sina motsvarande funktionella svaga syra- respektive svaga basfunktionella grupper och adsorberas därför företrädesvis. Utbytesordningen för andra joner överensstämmer med den för starka sura/basiska hartser.
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 ->citrat 3- > SO42- > tartrat 2- > oxalat 2- > PO43- > NO3- > Cl- > CH3COO- > HCO3-.
32. Blandad bädd (MB): Denna typ av jonbytarharts blandar katjon- och anjonbytarhartser i ett specifikt förhållande inom samma jonbytare. Eftersom H+- och OH--jonerna som kommer in i vattnet omedelbart bildar vattenmolekyler med mycket låg jonisering efter blandat jonbyte, fortskrider utbytesreaktionen mycket grundligt.
Obs: Till skillnad från polering av blandade bäddar kan vanliga blandbäddar regenereras kontinuerligt. Därför, även om salthalten i inflödet till en blandad bädd i allmänhet inte krävs för att vara för hög (överdriven salthalt kommer att leda till alltför frekvent regenerering), kan det användas ensamt när produktens vattenkvalitetskrav inte är höga.
33. Simulated Moving Bed (SMB): Använder en serie fasta-packningskolonnbäddar, genom vilka matarvätskan kontinuerligt cirkuleras. I denna process används adsorptionshartset eller jonbytarhartset i den fasta bädden för att avlägsna målämnen, såsom föroreningar, joner och pigment.
Notera: SMB och PMB har betydande skillnader i definition. Men när fler-polering (tandem) används, bildar flerstegs PMB-cirkulationssystemet ett de facto SMB-system. Därför används termerna SMB och PMB ofta omväxlande i system för ultrarent vatten.
34. Polishing Mixed Bed (PMB): Även känd som en engångsblandad bädd, detta är en djupreningsanordning i slutet av en vattenbehandlingsprocess. Den använder ett icke-förnybart blandat jonbytarharts (H--typ katjonbytarharts och OH--typ anjonbytarharts) för att ytterligare förbättra kvaliteten på det producerade vattnet, vilket uppnår en resistivitet på 18,2 MΩ*cm och kontrollerar indikatorer som TOC och SiO2.
35. Membrane Degassing (MDG): Detta är en gas-vätskeseparationsanordning baserad på membranseparationsteknik. Den använder diffusionsprincipen för att avlägsna lösta gaser (som koldioxid, syre och ammoniakkväve) från vätskor. Dess kärnteknologi ligger i att använda en ihålig fibermembranstruktur för att öka gas-vätskekontaktytan. Gasmigrering till utsidan av membranet drivs av vakuum eller tryckskillnad, vilket ger en mycket effektiv avgasning.
36. Ultraviolett (UV) sterilisator: En fysisk metod som använder ultraviolett ljus för att förstöra DNA/RNA-molekylstrukturen hos mikroorganismer för att uppnå sterilisering. Den har omedelbart hög-ultraviolett ljus och stark penetrerande kraft. Dess steriliseringsprincip innefattar huvudsakligen nukleinsyror som absorberar ultraviolett ljus med en våglängd på 253,7 nm, vilket orsakar onormal genetisk funktion och permanent inaktivering.
37. TOC Remover (TOC-UV): En enhet som använder hög-intensivt ultraviolett ljus (185nm och 253,7nm ultraviolett ljus som fungerar synergistiskt) för att förstöra molekylstrukturen av totalt organiskt kol (TOC) i vatten, vilket får det att sönderdelas till CO2 och H2O. Detta minskar effektivt innehållet av organiskt material i vatten, förbättrar vattnets renhet och är lämpligt för ultrarent vattenberedning och vattenbehandlingsscenarier med högt-behov.
38. Bilaga:
Rekommenderade filtreringshastighetsintervall för vanlig filtreringsutrustning:
Grunt mediafilter: 10-40 m/h;
Enkelt-filter: 8-10 m/h;
Dubbelt-skiktsfilter: 10-14 m/h;
Trippel-lagerfilter: 18-20 m/h;
Aktivt kolfilter: 8-20 m/h;
Mjukmedel: 15-30 m/h;
Anjon-katjonbädd: 20-30 m/h;
Vanlig blandad bädd: 30-40 m/h eller 20-30 BV/h;
Polering av blandad bädd: 40-60 m/h eller 30-40 BV/h.