II. Proces- og udstyrsterminologi (Udstyr er bæreren af processen, og processen er kernen i udstyret)
1. Membrane Bioreactor (MBR): En ny type vandbehandlingsudstyr, der kombinerer membranseparationsteknologi og biologisk behandling, hovedsagelig brugt i kommunalt spildevand, industriel spildevandsbehandling og genbrug af genbrugsvand. Der findes mange typer membranbioreaktorer, men inden for vandbehandlingsområdet refererer det generelt specifikt til typen fast-væskeseparation. Dens kerneteknologiske egenskab er brugen af membranmoduler til at erstatte den sekundære sedimentationstank. MBR-membraner klassificeres i MBR-mikrofiltreringsmembraner og MBR-ultrafiltreringsmembraner i henhold til deres separationspræcision.
2. Shallow Medium Filter: En enhed, der filtrerer urenheder i en væske gennem et medielag. Dets arbejdsprincip udnytter hovedsageligt adsorptions-, tilbageholdelses- og sedimentationseffekterne af medielaget (såsom kvartssand, granat osv.) til at fjerne suspenderede faste stoffer, kolloider, organisk materiale, bakterier og andre urenheder fra væsken, hvorved formålet med at rense vandkvaliteten opnås.
Bemærk: Grundlæggende en type sandfilter, lavvandede mediefiltre har en lavere mediepakningshøjde og en højere filtreringshastighed, men deres filtreringsnøjagtighed er generelt lavere end for kvartssandfiltre. De er også velegnede til en bredere vifte af vandkvalitetsforhold.
3. Kvartssandfilter: Også kendt som et sandfilter (SF), det bruger kvartssand som filtermediet. Under et vist tryk ledes vand med høj turbiditet gennem en vis tykkelse af granulært eller ikke-granulært kvartssand. Det fjerner sediment, kolloider, metalioner og organisk materiale og reducerer derved uklarhed og renser vandet.
4. Multimediefilter (MMF): Bruger to eller flere filtermedier. Under et vist tryk ledes vand med høj turbiditet gennem en vis tykkelse af granulært eller ikke-granulært materiale, hvilket effektivt fjerner opslæmmede urenheder og renser vandet. Almindelig anvendte filtermedier omfatter kvartssand, antracitsand og mangansand. Det bruges hovedsageligt til vandbehandling, fjernelse af uklarhed, blødgøring af vand og for-behandling af rent vand, hvilket opnår en uklarhed i spildevandet på under 3 grader. Bemærk: Inden for vandbehandlingsområdet bruges kvartssandfiltre og multi-mediefiltre ofte i flæng. Nøglen til deres kerneanvendelse ligger i valget (type og model) af filtermediet og korrekt påfyldning.
5. Aktivt kulfilter (ACF): En type filter fyldt med aktivt kul for at filtrere frit stof, mikroorganismer og nogle tungmetalioner fra vand og effektivt reducere vandfarven. Aktivt kul kan hovedsageligt klassificeres efter materiale, såsom kul-baseret, træ-baseret og nøddeskalsbaseret-.
Bemærk: Inden for vandbehandlingsområdet er passende valg af dets adsorptionskapacitet (jodværdi) afgørende. Generelt er 600-800 mg/g tilstrækkeligt til industriel forbehandling af rent vand; drikkevandsstandarder kræver generelt 800-1000 mg/g; og for renset vand, vand til injektion og ultrarent vand af elektronisk kvalitet kræves generelt 1000-1200 mg/g.
6. Vandblødgøringsmiddel (SF): Også kendt som et blødgøringsmiddel, det bruger natrium-kationbytterharpiks til at fjerne calcium- og magnesiumioner fra vand, hvilket reducerer vandhårdheden.
Bemærk: Vandblødgøringsmidler er hovedsageligt baseret på ionbytning, i modsætning til andre mekaniske filtre i forbehandlingsstadiet, som primært virker gennem aflytning og adsorption. Derfor kræver tankvalg overvejelse af strømningshastighed og hastighed, diameterforholdet [φ=√(4Q/π/v)], og, endnu vigtigere, bestemmelse af den passende harpiksbelastningsmængde og beregning af en rimelig regenereringscyklus baseret på hårdheden af råvandet.
Når råvandet er kommunalt postevand, er dets hårdhed generelt lav (<<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. Selv-rensende filter (SCF): Dette er en fuldautomatisk intelligent kontrolenhed, der bruger en filterskærm til direkte at opfange urenheder i vandet, fjerne suspenderede faste stoffer og partikler, reducere turbiditet, rense vandkvaliteten og reducere systemtilsmudsning, alger og korrosion. Det renser vand og beskytter systemudstyret til normal drift.
8. Stablet skivefilter: Også kendt som et skivefilter eller stablet pladefilter, er det en type selv-rensende filter, der bruger et modulært design (enheder kan frit kombineres) til at fange suspenderede faste stoffer gennem kanaler dannet mellem filterskiverne. Under tilbageskylning strømmer vandet i den modsatte retning for at fjerne forureningen. Filterenheden i et skivefilter består af stablede, rillede eller ribbede ringformede forstærkede plastfilterskiver, ofte mærket "2", "3" eller "4". Dens filtreringsnøjagtighed er typisk 5-200μm.
Bemærk: Ved vandbehandling bruges skivefiltre ofte som for-filtre i ultrafiltreringssystemer med en nøjagtighed på 50-100μm, der fungerer på samme måde som et sikkerhedsfilter.
9. Præcisionsfilter: Bruger generelt en ydre skal af rustfrit stål. Internt bruger den rørformede filterelementer såsom PP-smelte-blæst, tråd-spundet, plisseret, titanium- eller aktivt kulfiltre. Forskellige filterelementer vælges baseret på filtreringsmediet og designprocessen for at opnå den krævede spildevandskvalitet.
Bemærk: Sondringen mellem finfiltrering og mikrofiltrering er ikke helt klar. Mikrofiltrering, bredt defineret, har en filtreringspræcision på ca. 0,1-50 μm; snævert defineret filtrering (specifikt mikroporøs membranfiltrering) har en præcision på ca. 0,1-10 μm; mens finfiltrering har et præcisionsområde på cirka 0,1-100/200 μm.
10. Sikkerhedsfilter: Som navnet antyder, når en præcisionsfilter-filtreringsenhed bruges til at beskytte andet udstyr i et system som RO, er dens primære funktion beskyttelse, deraf navnet "sikkerhedsfilter."
11. Posefilter: Også kendt som et vandbehandlingsposefilter, det består af en filterpose understøttet af en metalnetkurv. Væske strømmer ind gennem indløbet, filtreres af filterposen og strømmer ud gennem udløbet. Urenheder er fanget i filterposen, og filteret kan genbruges, efter at filterposen er udskiftet. Almindelig filtreringspræcision er 1-100 μm, der falder ind under præcisionskategorien, og det bruges ofte som et sikkerhedsfilter.
12. PP-smelte-blæst patronfilter: En type patronfilter. Dets kernefilterelement er en PP-smelte-blæst patron, et rørformet filtermateriale fremstillet af polypropylen (PP) gennem en smelteblæst-proces. Almindelig filtreringspræcision er 0,5-100μm, der falder ind under kategorien finfiltrering, og bruges ofte som et sikkerhedsfilter.
13. Mekanisk filter: Et filter, der primært bruger mekanisk fysisk aflytning og adsorption. Derfor hører de ovennævnte forbehandlingsfiltre og sikkerhedsfiltre, bortset fra blødgøringsfiltre, alle til kategorien mekaniske filtre. Inden for vandbehandlingsområdet bruges "mekanisk filter" dog nogle gange til specifikt at henvise til sandfiltre eller multi-mediefiltre (dette er et mindre præcist udtryk).
14. Rørledningsfilter: Består hovedsageligt af forbindelsesrør, en cylinder, en filterkurv, flanger, flangedæksler og fastgørelseselementer, installeret på rørledninger for at fjerne større faste urenheder fra væsker, beskytte downstream-udstyr (pumper, instrumenter osv.) og sikre stabil drift. Almindelige eksempler omfatter Y-rørfiltre og kurvfiltre.
15. Kanalblander: En enhed, der opnår ensartet blanding af væsker, når de strømmer gennem et rør ved hjælp af en specifik komponent eller blandeelement. I vandbehandlingssystemer er det almindeligvis brugt til at forbinde til rørledninger, når der tilføjes forskellige midler såsom koagulanter, reduktionsmidler og kedelstenshæmmere.
16. Mikrofiltrering (MF): Også kendt som mikroporøs membranfiltrering, det er en membranproces, der bruger statisk trykforskel som drivkraften og sigtevirkningen af en sigte-lignende filtermediemembran til adskillelse. Filtreringspræcisionen er cirka 0,1-10 μm. Det tilbageholder hovedsageligt kolloider, suspenderede faste stoffer og bakterier i det opløste stof gennem sigtning. Driftstrykket er ca. 0,07-0,2 MPa.
17. Ultrafiltrering (UF): En membranseparationsproces med filtreringspræcision mellem mikrofiltrering og nanofiltrering, drevet af tryk og baseret på princippet om sigtning. Dens filtreringspræcision er cirka 0,002-0,1 μm (2-100 nm), og molekylvægtsgrænsen (MWCO) er cirka 1000-200000 Daltons (Da). Det kan effektivt fjerne partikler, kolloider, bakterier, pyrogener og organisk materiale med høj molekylvægt fra vand. Driftstrykket er ca. 0,1-0,3 MPa.
Bemærk: Porestørrelsen af ultrafiltreringsmembraner, der anvendes i ultrarent vandsystemer i halvlederindustrien, er ca. 0,005 μm, og MWCO er ca. 6000 Da.
18. Nanofiltrering (NF): Filtreringspræcision er mellem ultrafiltrering og omvendt osmose. Det er tryk-drevet og opnår hovedsageligt adskillelse gennem principper som sigtning, opløsningsdiffusion, ladningsfrastødning og Donnan-effekten. Dens filtreringspræcision er ca. 1-2 nm, og molekylvægtsgrænsen er ca. 200-1000 Dalton. Det kan effektivt fjerne sekundære og multivalente ioner, forskellige stoffer med molekylvægt større end 200, og delvist fjerne monovalente ioner og stoffer med molekylvægt mindre end 200. Det opnår selektiv adskillelse mellem ioner med forskellige valenser i et vist omfang. Driftstrykket er 0,3-0,6 MPa.
19. Omvendt osmose (RO): Drevet af trykforskel påføres tryk på fødeopløsningen på fødesiden. Når trykket overstiger dets osmotiske tryk, vil opløsningsmidlet trænge ind mod den naturlige osmotiske retning, hvorved der opnås permeat på lav-siden af membranen og koncentrere sig på høj-siden. Arbejdsprincippet for omvendt osmosemembraner forklares hovedsageligt af teorier som opløsning-diffusion, præferenceadsorption-kapillærstrømning og hydrogenbinding. Dens filtreringspræcision er cirka 0,1-1 nm, og molekylvægtsgrænsen er cirka 100 Da. Det fjerner effektivt forskellige uorganiske saltioner og forskellige stoffer med molekylvægte større end 100. Driftstrykket er cirka 0,7-7 MPa.
20. Keramisk membran: En asymmetrisk membran dannet af uorganiske keramiske materialer ved hjælp af en speciel proces. Dens vigtigste separationsprincip er sigtning med en filtreringspræcision på ca. 0,001-1 μm (1-1000 nm). Det fjerner effektivt suspenderede faste stoffer, kolloider, mikroorganismer og makromolekyler fra vand, mens vand, små molekyler og uorganiske saltioner kan passere normalt igennem.
Bemærk: Ligesom nanofiltrering er markedsanvendelsen af keramiske membraner endnu ikke helt moden, men forskningen er meget aktiv, og praktiske anvendelser er stadig relativt begrænsede.
21. Elektrodialyse (ED): En kombination af elektrokemiske og dialysediffusionsprocesser. Drevet af et eksternt DC elektrisk felt udnytter det den selektive permeabilitet af ionbyttermembraner (semi-permeable membraner) (dvs. kationer kan passere gennem kationbyttermembraner, og anioner kan passere gennem anionbyttermembraner), hvilket får kationer og anioner til at bevæge sig mod henholdsvis anoden og katoden.
22. Elektrodeionisering (EDI): Også kendt som elektro-deionisering eller elektrodialyse med pakket-seng, denne vandbehandlingsproces kombinerer elektrodialyse og ionbytterteknologier. Gennem den selektive permeation af anion- og kationbyttermembraner og ionbyttereffekten af harpiks opnår den retningsbestemt ionmigrering og dyb afsaltning under et DC elektrisk felt, hvilket producerer vand med en resistivitet på over 15 MΩ*cm.
Dens princip involverer at fylde membranrummet i elektrodialyseenheden med ionbytterharpiks. H+- og OH--ionerne genereret ved hydrolyse-ionisering, sammen med det elektriske felt, opnår samtidig ionmigrering og harpiksregenerering. Dette eliminerer behovet for kemisk-syrebase-regenerering, hvilket gør det mere miljøvenligt og stærkt automatiseret.
23. Kontinuerlig elektrodeionisering (CEDI): I lighed med grundstruktur og arbejdsprincip til EDI ligger den største forskel i, om koncentratkammeret også er fyldt med ionbytterharpiks, og om der sker en separat elektrodevandudledning.
24. Anionbed: En anionbytter, dens hovedprincip er at bruge hydroxidioner i anionbytterharpiks til at udveksle andre anioner i vandet.
25. Kationbed: En kationbytter, dens hovedprincip er at bruge brint- eller natriumioner i kationbytterharpiks til at udveksle andre kationer i vandet. Afhængigt af de kemikalier, der bruges til harpiksregenerering, kan det opdeles i hydrogen-type og natrium-type; sidstnævnte er den almindelige type af blødgøringsmiddel.
26. Afgasningsanlæg: Også kendt som et afgasningstårn/kulfjerner, er det en enhed, der fjerner fri kuldioxid fra vand ved hjælp af tvungen-luftafgasning.
Bemærk: I vandbehandlingsområdet placeres det generelt efter kationbytning (2B3T-scenarie) eller første-omvendt osmoseudstyr (mere grundigt end almindelig pH-justering). Når HCO3-koncentrationen i råvandet er mindre end eller lig med 50mg/L, er den ideelle rest-CO2 i produktvandet efter afgasning med afgasningsapparatet mindre end eller lig med 5mg/L.
27. To-senge, tre-tårne (2B3T) / SC+DG+ (WA/SA): Dette er en kombineret proces, der integrerer kationudveksling, afgasning og anionbytning for effektivt at fjerne både kationer og anioner fra vand. 2B repræsenterer to lejer (kationbed og anionbed), og +3T repræsenterer to lejer).
Dets vigtigste arbejdsprincip er som følger: Kationbed: Anvender kationbytterharpiks til at adsorbere kationer i vandet. Harpikstypen er SC (stærk syrekation, forkortet stærk kation). Dekarboneringstårn: Bruges til at fjerne CO2 (kuldioxid) fra vandet, hvilket reducerer alkaliniteten (HCO3-) gennem denne proces. Anionbed: Anvender anionbytterharpiks til at adsorbere anioner i vandet. Harpikstypen er WA+SA (en blanding af svage og stærke anioner).
2B3T er en effektiv afsaltningsproces, der går forud for RO og er meget udbredt inden for forskellige områder. Produktets vandkvalitet/afsaltningskapacitet kan sammenlignes med enkelt- RO, og den har en bredere vifte af indflydelsesrige vandkvalitetsforhold sammenlignet med RO-systemer. I processer til fremstilling af ultrarent vand i elektronikindustrien bevares 2B3T, fordi dets anionleje udviser overlegen fjernelseseffektivitet for specifikke svagt basiske anioner (silicium, bor) sammenlignet med konventionel RO.
28. Strong Acid Kation Resin (SC): Dette er en ionbytterharpiks med sulfonsyregrupper (-SO3H) som udvekslingsgrupper. Dens ionbyttersekvens er Fe3H.
+> Al3+> Pb2+> Ca2+> Mg2+> K+> Na+>H+. Almindelige blødgørende harpikser (kationbytterharpikser af typen natrium-) hører til denne 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-.
Bemærk: I systemer med ultrarent vand, fordi almindelige afsaltningsprocesser har relativt begrænsede borfjernelseshastigheder, er der ofte behov for yderligere ionbytterborfjernelsesprocesser. Polerede stærke basale anionbytterharpikser eller specielle borfjernelsesharpikser (UP7530# 760 RMB/L, CH-99# 450 RMB/L osv.) er almindeligt anvendt. Sidstnævnte er for det meste makroporøse chelaterende ionbytterharpikser, der tilhører specielle harpikser, og deres priser er generelt meget højere, men virkningerne er ofte mere betydelige.
30. Svag syrekationharpiks (WC): Dette er en ionbytterharpiks, der bruger carboxylsyregrupper (-COOH), fosfatgrupper (-PO2H2) og phenolgrupper (-C6H5OH) som udvekslingsgrupper. Ionbytterrækkefølgen er H+ > Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+, K+ > Na+.
Bemærk: Ionselektiviteten af svage syre/basiske harpikser afhænger hovedsageligt af ionvalenstilstanden og hydratiseret ionradius, i rækkefølgen: højere valensioner > lavere valensioner, mindre radiusioner > større radiusioner. Imidlertid danner H+- og OH--ioner konjugerede syre/base-systemer med deres tilsvarende svage syre- og svage basefunktionelle grupper, og de adsorberes derfor fortrinsvis. Udvekslingsrækkefølgen for andre ioner er i overensstemmelse med rækkefølgen for stærke syre/basiske harpikser.
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. Mixed Bed (MB): Denne type ionbytterharpiks blander kation- og anionbytterharpikser i et specifikt forhold i den samme ionbytter. Fordi H+- og OH--ionerne, der kommer ind i vandet, straks danner vandmolekyler med meget lav ionisering efter blandet ionbytning, forløber udvekslingsreaktionen meget grundigt.
Bemærk: I modsætning til polering af blandede bede kan almindelige blandede bede kontinuerligt regenereres. Derfor, selvom saltindholdet af influenten til et blandet leje generelt ikke kræves at være for højt (for højt saltindhold vil føre til alt for hyppig regenerering), kan det bruges alene, når produktets vandkvalitetskrav ikke er høje.
33. Simulated Moving Bed (SMB): Anvender en række faste-pakningssøjlelejer, gennem hvilke fødevæsken kontinuerligt cirkuleres. I denne proces bruges adsorptionsharpiksen eller ionbytterharpiksen i det faste leje til at fjerne målstoffer, såsom urenheder, ioner og pigmenter.
Bemærk: SMB og PMB har betydelige forskelle i definition. Men når fler-- (tandem) polering anvendes, danner fler--PMB-cirkulationssystemet et de facto SMB-system. Derfor bruges termerne SMB og PMB ofte i flæng i systemer med ultrarent vand.
34. Polishing Mixed Bed (PMB): Også kendt som en engangs blandet seng, dette er en dybderensningsanordning i slutningen af en vandbehandlingsproces. Den bruger en ikke-fornyelig blandet ionbytterharpiks (H-type kationbytterharpiks og OH-type anionbytterharpiks) til yderligere at forbedre kvaliteten af det producerede vand, opnå en resistivitet på 18,2 MΩ*cm og kontrollerende indikatorer såsom TOC og SiO2.
35. Membrane Degassing (MDG): Dette er en gas-væskeseparationsenhed baseret på membranseparationsteknologi. Det udnytter diffusionsprincippet til at fjerne opløste gasser (såsom kuldioxid, oxygen og ammoniaknitrogen) fra væsker. Dens kerneteknologi ligger i at bruge en hulfibermembranstruktur til at øge gas-væskekontaktområdet. Gasmigrering til ydersiden af membranen drives af vakuum eller trykforskel, hvilket giver en højeffektiv afgasning.
36. Ultraviolet (UV) sterilisator: En fysisk metode, der bruger ultraviolet lys til at ødelægge DNA/RNA-molekylstrukturen af mikroorganismer for at opnå sterilisering. Den har øjeblikkeligt høj-ultraviolet lys og stærk gennemtrængende kraft. Dets steriliseringsprincip involverer hovedsageligt nukleinsyrer, der absorberer 253,7 nm bølgelængde ultraviolet lys, hvilket forårsager unormal genetisk funktion og permanent inaktivering.
37. TOC Remover (TOC-UV): En enhed, der bruger ultraviolet lys med høj-intensitet (185nm og 253,7nm ultraviolet lys, der arbejder synergistisk) til at ødelægge den molekylære struktur af totalt organisk kulstof (TOC) i vand, hvilket får det til at nedbrydes til CO2 og H2O. Dette reducerer effektivt indholdet af organisk stof i vand, forbedrer vandets renhed og er velegnet til ultrarent vand- og vandbehandlingsscenarier med høje-krav.
38. Bilag:
Anbefalede filtreringshastighedsintervaller for almindeligt filtreringsudstyr:
Lavt mediefilter: 10-40 m/t;
Enkelt-lagsfilter: 8-10 m/t;
Dobbelt-lagsfilter: 10-14 m/t;
Tredobbelt-lagsfilter: 18-20 m/t;
Aktivt kulfilter: 8-20 m/t;
Blødgøringsmiddel: 15-30 m/t;
Anion-kationbed: 20-30 m/t;
Almindelig blandet seng: 30-40 m/t eller 20-30 BV/h;
Polering af blandet bed: 40-60 m/t eller 30-40 BV/t.
