II. Terminologija procesa in opreme (oprema je nosilec procesa, proces pa jedro opreme)
1. Membranski bioreaktor (MBR): Nova vrsta opreme za čiščenje vode, ki združuje tehnologijo membranskega ločevanja in biološko obdelavo, ki se večinoma uporablja v komunalnih odplakah, čiščenju industrijskih odpadnih voda in ponovni uporabi predelane vode. Obstaja veliko vrst membranskih bioreaktorjev, vendar se na področju čiščenja vode na splošno nanaša posebej na vrsto ločevanja trdne-tekoče. Njegova glavna tehnološka značilnost je uporaba membranskih modulov, ki nadomestijo sekundarni usedalnik. Membrane MBR so glede na natančnost ločevanja razvrščene v mikrofiltracijske membrane MBR in ultrafiltracijske membrane MBR.
2. Plitki srednji filter: Naprava, ki filtrira nečistoče v tekočini skozi plast medija. Njegov princip delovanja v glavnem izkorišča adsorpcijske, zadrževalne in sedimentacijske učinke medijske plasti (kot so kremenčev pesek, granat itd.) za odstranjevanje suspendiranih trdnih snovi, koloidov, organskih snovi, bakterij in drugih nečistoč iz tekočine, s čimer se doseže namen čiščenja kakovosti vode.
Opomba: filtri s plitvimi mediji so v bistvu vrsta peščenega filtra in imajo nižjo višino pakiranja medijev in višjo stopnjo filtracije, vendar je njihova natančnost filtracije na splošno nižja kot pri filtrih iz kremenčevega peska. Primerni so tudi za širši spekter pogojev kakovosti vode.
3. Filter iz kremenčevega peska: znan tudi kot peščeni filter (SF), uporablja kremenčev pesek kot filtrirni medij. Voda z visoko motnostjo se pod določenim pritiskom spusti skozi določeno debelino zrnatega ali ne{2}}zrnatega kremenčevega peska. Odstranjuje usedline, koloide, kovinske ione in organske snovi ter s tem zmanjšuje motnost in čisti vodo.
4. Večpredstavnostni filter (MMF): uporablja dva ali več filtrirnih medijev. Pod določenim pritiskom gre voda z visoko motnostjo skozi določeno debelino zrnatega ali ne{2}}zrnatega materiala, pri čemer učinkovito odstrani suspendirane nečistoče in zbistri vodo. Običajno uporabljeni filtrirni mediji vključujejo kremenčev pesek, antracit in manganov pesek. Uporablja se predvsem za obdelavo vode, odstranjevanje motnosti, mehčanje vode in pre-pripravo čiste vode, pri čemer se doseže motnost iztoka pod 3 stopinjami. Opomba: Na področju čiščenja vode se filtri iz kremenčevega peska in več-medijski filtri pogosto uporabljajo izmenično. Ključ do njihove osnovne uporabe je v izbiri (vrsti in modelu) filtrskega medija in pravilnem polnjenju.
5. Filter z aktivnim ogljem (ACF): Vrsta filtra, napolnjenega z aktivnim ogljem za filtriranje prostih snovi, mikroorganizmov in nekaterih ionov težkih kovin iz vode ter učinkovito zmanjšanje barve vode. Aktivno oglje je mogoče v glavnem razvrstiti glede na material, kot je na osnovi premoga,-lesa in-orehove lupine.
Opomba: Na področju priprave vode je ključna ustrezna izbira njene adsorpcijske sposobnosti (jodnega števila). Na splošno za industrijsko predobdelavo čiste vode zadostuje 600-800 mg/g; standardi pitne vode na splošno zahtevajo 800-1000 mg/g; in za prečiščeno vodo, vodo za injekcije in ultra čisto vodo elektronske kakovosti je na splošno potrebno 1000-1200 mg/g.
6. Mehčalec vode (SF): znan tudi kot mehčalec, uporablja natrijev-kationsko izmenjevalno smolo za odstranjevanje kalcijevih in magnezijevih ionov iz vode, kar zmanjšuje trdoto vode.
Opomba: Mehčalci vode v bistvu temeljijo na ionski izmenjavi, za razliko od drugih mehanskih filtrov v fazi predhodne obdelave, ki delujejo predvsem s prestrezanjem in adsorpcijo. Zato izbira rezervoarja zahteva upoštevanje pretoka in hitrosti, razmerje premera [φ=√(4Q/π/v)] in, kar je še pomembneje, določitev ustrezne količine smole in izračun razumnega cikla regeneracije na podlagi trdote surove vode.
Kadar je surova voda komunalna voda iz pipe, je njena trdota na splošno nizka (<<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. Samo-čistilni filter (SCF): To je popolnoma samodejna inteligentna krmilna naprava, ki uporablja filtrirno mrežo za neposredno prestrezanje nečistoč v vodi, odstranjevanje suspendiranih trdnih snovi in delcev, zmanjšanje motnosti, čiščenje kakovosti vode in zmanjšanje onesnaženja sistema, alg in korozije. Čisti vodo in ščiti sistemsko opremo za normalno delovanje.
8. Zloženi diskasti filter: znan tudi kot diskasti filter ali zložen ploščasti filter, je vrsta samo-čistilnega filtra, ki uporablja modularno zasnovo (enote je mogoče poljubno kombinirati), da ujame suspendirane trdne delce skozi kanale, oblikovane med filtrirnimi ploščami. Med povratnim izpiranjem voda teče v nasprotni smeri, da odstrani onesnaževalce. Filtrirna enota diskastega filtra je sestavljena iz zloženih, žlebastih ali rebrastih obročastih ojačanih plastičnih filtrirnih diskov, ki so pogosto označeni z "2", "3" ali "4". Njegova natančnost filtracije je običajno 5–200 μm.
Opomba: pri čiščenju vode se diskasti filtri pogosto uporabljajo kot pred-filtri v ultrafiltracijskih sistemih z natančnostjo 50–100 μm, ki delujejo podobno kot varnostni filter.
9. Natančni filter: običajno uporablja zunanjo lupino iz nerjavečega jekla. V notranjosti uporablja cevaste filtrirne elemente, kot so filtri iz taline-pihanega PP, filtri-predeni iz žice, nagubani, titanovi ali filtri z aktivnim ogljem. Različni filtrirni elementi so izbrani glede na filtrirni medij in proces oblikovanja, da se doseže zahtevana kakovost odpadne vode.
Opomba: Razlika med fino filtracijo in mikrofiltracijo ni povsem jasna. Mikrofiltracija, široko definirana, ima natančnost filtracije približno 0,1–50 μm; ozko definirana filtracija (natančneje mikroporozna membranska filtracija) ima natančnost približno 0,1–10 μm; medtem ko ima fina filtracija razpon natančnosti približno 0,1-100/200 μm.
10. Varnostni filter: Kot že ime pove, je pri uporabi natančne filtrirne-naprave za filtriranje za zaščito druge opreme v sistemu, kot je RO, njegova primarna funkcija zaščita, od tod tudi ime "varnostni filter".
11. Vrečasti filter: znan tudi kot vrečasti filter za čiščenje vode, sestavljen je iz filtrske vrečke, ki jo podpira kovinska mrežasta košara. Tekočina teče skozi dovod, jo filtrira filtrska vrečka in teče ven skozi odvod. Nečistoče se ujamejo v filtrirno vrečko, filter pa lahko po zamenjavi filtrirne vrečke ponovno uporabite. Običajna natančnost filtracije je 1-100 μm, spada v kategorijo natančnosti in se pogosto uporablja kot varnostni filter.
12. PP Melt-blown Cartridge Filter: Vrsta kartušnega filtra. Njegov osrednji filtrirni element je PP melt{3}}vpihan vložek, cevast filtrirni material, izdelan iz polipropilena (PP) po postopku melt{4}}blown. Običajna natančnost filtracije je 0,5-100 μm, spada v kategorijo fine filtracije in se pogosto uporablja kot varnostni filter.
13. Mehanski filter: filter, ki uporablja predvsem mehansko fizično prestrezanje in adsorpcijo. Zato zgoraj navedeni filtri za predhodno obdelavo in varnostni filtri, razen mehčalnih filtrov, v bistvu vsi spadajo v kategorijo mehanskih filtrov. Vendar pa se na področju čiščenja vode "mehanski filter" včasih uporablja posebej za peščene filtre ali več-medijske filtre (to je manj natančen izraz).
14. Cevovodni filter: v glavnem sestavljen iz povezovalnih cevi, cilindra, filtrirne košare, prirobnic, pokrovov prirobnic in pritrdilnih elementov, nameščenih na cevovodih za odstranjevanje večjih trdnih nečistoč iz tekočin, zaščito spodnje opreme (črpalke, instrumenti itd.) in zagotavljanje stabilnega delovanja. Pogosti primeri vključujejo cevne filtre tipa Y- in košaraste filtre.
15. Kanalni mešalnik: Naprava, ki doseže enakomerno mešanje tekočin, ko te tečejo skozi cev, z uporabo posebne komponente ali mešalnega elementa. V sistemih za čiščenje vode se običajno uporablja za povezavo s cevovodi pri dodajanju različnih sredstev, kot so koagulanti, reducenti in zaviralci vodnega kamna.
16. Mikrofiltracija (MF): Znan tudi kot mikroporozna membranska filtracija, je membranski proces, ki za ločevanje uporablja razliko statičnega tlaka kot gonilno silo in sejalno delovanje situ-podobne membrane filtrskega medija. Natančnost filtracije je približno 0,1-10 μm. S sejanjem zadrži predvsem koloide, suspendirane trdne snovi in bakterije v topljencu. Delovni tlak je približno 0,07-0,2 MPa.
17. Ultrafiltracija (UF): Postopek membranskega ločevanja z natančnostjo filtracije med mikrofiltracijo in nanofiltracijo, ki ga poganja pritisk in temelji na principu sejanja. Njegova natančnost filtracije je približno 0,002–0,1 μm (2–100 nm), mejna vrednost molekulske mase (MWCO) pa je približno 1000–200000 daltonov (Da). Iz vode lahko učinkovito odstrani delce, koloide, bakterije, pirogene in organske snovi z visoko molekulsko maso. Delovni tlak je približno 0,1-0,3 MPa.
Opomba: Velikost por ultrafiltracijskih membran, ki se uporabljajo v polprevodniških industrijskih sistemih za ultračisto vodo, je približno 0,005 μm, MWCO pa približno 6000 Da.
18. Nanofiltracija (NF): Natančnost filtracije je med ultrafiltracijo in reverzno osmozo. Poganja ga-tlak in v glavnem doseže ločevanje z načeli, kot so sejanje, difuzija raztapljanja, odboj naboja in Donnanov učinek. Njegova natančnost filtracije je približno 1-2 nm, mejna vrednost molekulske mase pa je približno 200-1000 Daltonov. Učinkovito lahko odstrani sekundarne in večvalentne ione, različne snovi z molekulsko maso večjo od 200 ter delno odstrani enovalentne ione in snovi z molekulsko maso manjšo od 200. Doseže selektivno ločevanje med ioni različnih valenc do določene mere. Delovni tlak je 0,3-0,6 MPa.
19. Reverzna osmoza (RO): Tlak, ki ga poganja razlika v tlaku, deluje na dovodno raztopino na dovodni strani. Ko tlak preseže svoj osmotski tlak, bo topilo prodrlo v nasprotni smeri naravne osmoze, tako da bo permeat na strani membrane z nizkim{2}}tlakom in koncentriran na strani-visokega tlaka. Načelo delovanja membran za reverzno osmozo je v glavnem pojasnjeno s teorijami, kot so raztapljanje-difuzija, prednostna adsorpcija-kapilarni tok in vodikova vez. Njegova natančnost filtracije je približno 0,1-1 nm, mejna vrednost molekulske mase pa je približno 100 Da. Učinkovito odstranjuje različne anorganske ione soli in različne snovi z molekulsko maso nad 100. Delovni tlak je približno 0,7-7 MPa.
20. Keramična membrana: Asimetrična membrana, oblikovana iz anorganskih keramičnih materialov s posebnim postopkom. Njegovo glavno načelo ločevanja je sejanje z natančnostjo filtracije približno 0,001–1 μm (1–1000 nm). Učinkovito odstrani suspendirane trdne snovi, koloide, mikroorganizme in makromolekule iz vode, medtem ko lahko voda, majhne molekule in anorganski ioni soli normalno prehajajo skozi.
Opomba: tako kot nanofiltracija tržna uporaba keramičnih membran še ni povsem zrela, vendar so raziskave zelo aktivne, praktične uporabe pa so še vedno relativno omejene.
21. Elektrodializa (ED): Kombinacija elektrokemičnih in dializnih difuzijskih procesov. Poganja ga zunanje enosmerno električno polje in izkorišča selektivno prepustnost ionskih izmenjevalnih membran (pol-prepustne membrane) (tj. kationi lahko prehajajo skozi kationske izmenjevalne membrane, anioni pa skozi anionske izmenjevalne membrane), zaradi česar se kationi in anioni premikajo proti anodi oziroma katodi.
22. Elektrodeionizacija (EDI): Ta postopek obdelave vode, znan tudi kot elektro-deionizacija ali elektrodializa s -plastno plastjo, združuje tehnologijo elektrodialize in ionske izmenjave. S selektivnim prepuščanjem anionskih in kationskih izmenjevalnih membran ter učinkom ionske izmenjave smole doseže usmerjeno migracijo ionov in globoko razsoljevanje pod enosmernim električnim poljem, pri čemer proizvaja vodo z upornostjo, ki presega 15 MΩ*cm.
Njegov princip vključuje polnjenje membranskega prostora elektrodializne enote z ionsko izmenjevalno smolo. Ioni H+ in OH-, ki nastanejo pri hidrolizni ionizaciji, skupaj z električnim poljem istočasno dosežejo migracijo ionov in regeneracijo smole. To odpravlja potrebo po kisli-kemični regeneraciji, zaradi česar je bolj okolju prijazno in visoko avtomatizirano.
23. Kontinuirana elektrodeionizacija (CEDI): po osnovni strukturi in principu delovanja je podobna kot EDI, največja razlika pa je v tem, ali je komora za koncentrat napolnjena tudi z ionsko izmenjevalno smolo in ali pride do ločenega izpusta vode iz elektrode.
24. Anionska postelja: Anionski izmenjevalec, njegov glavni princip delovanja je uporaba hidroksidnih ionov v anionski izmenjevalni smoli za izmenjavo drugih anionov v vodi.
25. Kationska postelja: Kationski izmenjevalec, njegov glavni princip delovanja je uporaba vodikovih ali natrijevih ionov v kationski izmenjevalni smoli za izmenjavo drugih kationov v vodi. Glede na kemikalije, ki se uporabljajo za regeneracijo smole, jo lahko razdelimo na vodikov-tip in natrijev-tip; slednji je običajna vrsta mehčalca vode.
26. Razplinjevalec: znan tudi kot stolp za razplinjevanje/odstranjevalec ogljika, je naprava, ki odstrani prosti ogljikov dioksid iz vode s prisilnim-razplinjevanjem zraka.
Opomba: Na področju obdelave vode se običajno postavi po kationski izmenjavi (scenarij 2B3T) ali prvi -stopenjski opremi za reverzno osmozo (temeljitejša kot običajna nastavitev pH). Kadar je koncentracija HCO3- v surovi vodi manjša ali enaka 50 mg/L, je idealni preostali CO2 v proizvodni vodi po razplinjevanju z razplinjevalnikom manjši ali enak 5 mg/L.
27. Dvo-posteljni, tri-stolp (2B3T) / SC+DG+ (WA/SA): To je kombiniran postopek, ki vključuje kationsko izmenjavo, razplinjevanje in anionsko izmenjavo za učinkovito odstranjevanje kationov in anionov iz vode. 2B predstavlja dve postelji (kationsko posteljo in anionsko posteljo), 3T pa predstavlja tri stolpe (dve postelji + dekarbonacijski stolp).
Njegovo glavno načelo delovanja je naslednje: Kationska postelja: uporablja kationsko izmenjevalno smolo za adsorpcijo kationov v vodi. Vrsta smole je SC (močan kislinski kation, skrajšano močan kation). Stolp za dekarbonacijo: Uporablja se za odstranjevanje CO2 (ogljikovega dioksida) iz vode, s čimer se s tem postopkom zmanjša alkalnost (HCO3-). Anionska postelja: uporablja anionsko izmenjevalno smolo za adsorpcijo anionov v vodi. Vrsta smole je WA+SA (mešanica šibkih in močnih anionov).
2B3T je učinkovit postopek razsoljevanja, ki je star pred RO in se pogosto uporablja na različnih področjih. Njegova kakovost vode/zmogljivost razsoljevanja je primerljiva z eno-stopenjskim RO in ima širši razpon vplivnih pogojev kakovosti vode v primerjavi s sistemi RO. V postopkih priprave ultra čiste vode v elektronski industriji se 2B3T ohrani, ker ima njegova anionska plast boljšo učinkovitost odstranjevanja specifičnih šibko bazičnih anionov (silicij, bor) v primerjavi z običajnim RO.
28. Močna kislinska kationska smola (SC): To je ionska izmenjevalna smola s skupinami sulfonske kisline (-SO3H) kot izmenjevalnimi skupinami. Njegovo ionsko izmenjevalno zaporedje je Fe3H.
+> Al3+> Pb2+> Ca2+> Mg2+> K+> Na+>H+. Običajne mehčalne smole (natrijeve-kationske izmenjevalne smole) spadajo v to kategorijo.
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-.
Opomba: Ker imajo glavni postopki razsoljevanja razmeroma omejene stopnje odstranjevanja bora v sistemih z ultra čisto vodo, so pogosto potrebni dodatni postopki odstranjevanja bora z ionsko izmenjavo. Običajno se uporabljajo polirane močne bazične anionske izmenjevalne smole ali posebne smole za odstranjevanje bora (UP7530# 760 RMB/L, CH-99# 450 RMB/L itd.). Slednje so večinoma makroporozne kelatne ionske izmenjevalne smole, ki spadajo med specialne smole in so njihove cene praviloma precej višje, vendar so učinki pogosto izrazitejši.
30. Šibkokisla kationska smola (WC): To je ionska izmenjevalna smola, ki uporablja karboksilne kislinske skupine (-COOH), fosfatne skupine (-PO2H2) in fenolne skupine (-C6H5OH) kot izmenjalne skupine. Vrstni red ionske izmenjave je H+ > Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+, K+ > Na+.
Opomba: Ionska selektivnost šibkih kislih/bazičnih smol je v glavnem odvisna od valentnega stanja iona in radija hidriranega iona, v vrstnem redu: ioni z višjo valenco > ioni z nižjo valenco, ioni z manjšim radijem > ioni z večjim radijem. Vendar ioni H+ in OH- tvorijo konjugirane kislinsko/bazične sisteme s svojimi ustreznimi šibko kislinskimi oziroma šibko bazičnimi funkcionalnimi skupinami in se zato prednostno adsorbirajo. Vrstni red izmenjave drugih ionov je skladen z vrstnim redom močnih kislinskih/bazičnih smol.
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- > oksalat 2- > PO43- > NO3- > Cl- > CH3COO- > HCO3-.
32. Mixed Bed (MB): Ta vrsta ionske izmenjevalne smole meša kationske in anionske izmenjevalne smole v določenem razmerju znotraj istega ionskega izmenjevalnika. Ker ioni H+ in OH-, ki vstopajo v vodo, po mešani ionski izmenjavi takoj tvorijo molekule vode z zelo nizko ionizacijo, reakcija izmenjave poteka zelo temeljito.
Opomba: V nasprotju s poliranjem mešanih gredic lahko navadne mešane gredice nenehno regeneriramo. Čeprav se na splošno ne zahteva, da je slanost dotoka v mešano strugo previsoka (prekomerna slanost bo povzročila prepogosto regeneracijo), se lahko uporablja samostojno, kadar zahteve glede kakovosti vode za proizvod niso visoke.
33. Simulirana premikajoča se postelja (SMB): uporablja niz fiksnih-posteljnih stebrov, skozi katere neprekinjeno kroži napajalna tekočina. V tem procesu se adsorpcijska smola ali ionsko izmenjevalna smola v fiksnem sloju uporablja za odstranjevanje ciljnih snovi, kot so nečistoče, ioni in pigmenti.
Opomba: SMB in PMB imata precejšnje razlike v definiciji. Ko pa se uporablja več-stopenjsko (tandemsko) poliranje, več-stopenjski cirkulacijski sistem PMB tvori de facto sistem SMB. Zato se v sistemih za ultračisto vodo izraza SMB in PMB pogosto uporabljata izmenično.
34. Polirna mešana postelja (PMB): znana tudi kot mešana postelja za enkratno uporabo, je to naprava za globoko čiščenje na koncu postopka obdelave vode. Uporablja ne-obnovljivo mešano ionsko izmenjevalno smolo (kationsko izmenjevalno smolo tipa H- in anionsko izmenjevalno smolo tipa OH-) za nadaljnje izboljšanje kakovosti proizvedene vode, doseganje upornosti 18,2 MΩ*cm in nadzor indikatorjev, kot sta TOC in SiO2.
35. Membransko razplinjevanje (MDG): To je naprava za ločevanje plin-tekočine, ki temelji na tehnologiji membranskega ločevanja. Uporablja princip difuzije za odstranjevanje raztopljenih plinov (kot so ogljikov dioksid, kisik in amonijev dušik) iz tekočin. Njegova osnovna tehnologija je uporaba strukture membrane iz votlih vlaken za povečanje kontaktne površine plin-tekočina. Migracijo plina na zunanjo stran membrane poganja vakuum ali razlika v tlaku, s čimer se doseže zelo učinkovito odplinjevanje.
36. Ultravijolični (UV) sterilizator: fizikalna metoda, ki uporablja ultravijolično svetlobo za uničenje molekularne strukture DNA/RNA mikroorganizmov, da se doseže sterilizacija. Odlikuje ga trenutna visoko{2}}energijska ultravijolična svetloba in močan prodor. Njegov princip sterilizacije v glavnem vključuje nukleinske kisline, ki absorbirajo ultravijolično svetlobo valovne dolžine 253,7 nm, kar povzroča nenormalno genetsko funkcijo in trajno inaktivacijo.
37. Odstranjevalec TOC (TOC-UV): Naprava, ki uporablja ultravijolično svetlobo visoke-intenzivnosti (185 nm in 253,7 nm ultravijolična svetloba, ki delujeta sinergistično), da uniči molekularno strukturo celotnega organskega ogljika (TOC) v vodi, zaradi česar se ta razgradi na CO2 in H2O. To učinkovito zmanjša vsebnost organskih snovi v vodi, izboljša čistost vode in je primerno za pripravo ultra čiste vode in scenarije obdelave vode z visokimi{8}}zahtevami.
38. Dodatek:
Priporočena območja hitrosti filtracije za običajno filtrirno opremo:
Plitvi medijski filter: 10-40 m/h;
Enoslojni-filter: 8–10 m/h;
Dvoslojni-filter: 10-14 m/h;
Troslojni-filter: 18-20 m/h;
Filter z aktivnim ogljem: 8-20 m/h;
Mehčalec: 15-30 m/h;
Anion-kationska postelja: 20-30 m/h;
Navadna mešana postelja: 30-40 m/h ali 20-30 BV/h;
Polirna mešana postelja: 40-60 m/h ali 30-40 BV/h.