II. Folyamat és berendezés terminológia (a berendezés a folyamat hordozója, a folyamat pedig a berendezés magja)
1. Membrános bioreaktor (MBR): Új típusú vízkezelő berendezés, amely kombinálja a membránleválasztási technológiát és a biológiai tisztítást, főként a települési szennyvíz, ipari szennyvízkezelés és a visszanyert víz újrafelhasználása terén. Sokféle membrán bioreaktor létezik, de a vízkezelés területén ez általában kifejezetten a szilárd-folyadék elválasztási típusra vonatkozik. Alapvető technológiai jellemzője a membránmodulok használata a másodlagos ülepítő tartály helyettesítésére. Az MBR membránokat elválasztási pontosságuk szerint MBR mikroszűrő membránokra és MBR ultraszűrő membránokra osztják.
2. Sekély közegszűrő: Olyan eszköz, amely egy közegrétegen keresztül szűri a folyadékban lévő szennyeződéseket. Működési elve elsősorban a közegréteg (például kvarchomok, gránát, stb.) adszorpciós, visszatartó és ülepítő hatásait használja fel a lebegő szilárd anyagok, kolloidok, szerves anyagok, baktériumok és egyéb szennyeződések eltávolítására a folyadékból, ezzel elérve a vízminőség tisztításának célját.
Megjegyzés: Alapvetően a homokszűrők egyik típusa, a sekély közegszűrők alacsonyabb hordozómagassággal és nagyobb szűrési sebességgel rendelkeznek, de szűrési pontosságuk általában alacsonyabb, mint a kvarchomokszűrőké. A vízminőségi feltételek szélesebb körére is alkalmasak.
3. Kvarchomok szűrő: Homokszűrő (SF) néven is ismert, kvarchomokot használ szűrőközegként. Bizonyos nyomás alatt a nagy zavarosságú víz áthalad egy bizonyos vastagságú szemcsés vagy nem{2}}szemcsés kvarchomokon. Eltávolítja az üledéket, kolloidokat, fémionokat és szerves anyagokat, ezáltal csökkenti a zavarosságot és tisztítja a vizet.
4. Multimédiás szűrő (MMF): Két vagy több szűrőanyagot használ. Bizonyos nyomás alatt a nagy zavarosságú vizet egy bizonyos vastagságú szemcsés vagy nem{2}}szemcsés anyagon vezetik át, hatékonyan eltávolítva a lebegő szennyeződéseket és megtisztítva a vizet. Az általánosan használt szűrőanyagok közé tartozik a kvarchomok, az antracit és a mangánhomok. Főleg vízkezelésre, zavarosság eltávolítására, vízlágyításra, valamint a tiszta víz-előkezelésére használják, 3 fok alatti kifolyó zavarosság elérésére. Megjegyzés: A vízkezelés területén a kvarchomok szűrőket és a multimédia szűrőket gyakran felváltva használják. Alapvető alkalmazásuk kulcsa a szűrőanyag kiválasztásában (típus és modell), valamint a megfelelő töltés.
5. Aktívszén-szűrő (ACF): Aktív szénnel töltött szűrőtípus, amely szabad anyagot, mikroorganizmusokat és egyes nehézfém-ionokat szűr a vízből, és hatékonyan csökkenti a víz színét. Az aktív szenet főleg anyag szerint lehet osztályozni, például szén-alapú, fa-alapú és dióhéj-alapú.
Megjegyzés: A vízkezelés területén az adszorpciós képességének (jódértékének) megfelelő megválasztása kulcsfontosságú. Általában 600{3}}800 mg/g elegendő az ipari tiszta víz előkezeléséhez; az ivóvíz szabványok általában 800-1000 mg/g-ot írnak elő; tisztított vízhez, injekcióhoz való vízhez és elektronikus minőségű ultratiszta vízhez pedig általában 1000-1200 mg/g szükséges.
6. Vízlágyító (SF): Lágyítóként is ismert, nátrium- típusú kationcserélő gyantát használ a kalcium- és magnéziumionok vízből való eltávolítására, csökkentve a víz keménységét.
Megjegyzés: A vízlágyítók alapvetően ioncserén alapulnak, ellentétben más, az előkezelési szakaszban lévő mechanikus szűrőkkel, amelyek elsősorban elfogáson és adszorpción keresztül működnek. Ezért a tartály kiválasztásakor figyelembe kell venni az áramlási sebességet és sebességet, az átmérő összefüggést [φ=√(4Q/π/v)], és ami még fontosabb, meg kell határozni a megfelelő gyantatöltési mennyiséget, és ki kell számítani egy ésszerű regenerációs ciklust a nyersvíz keménysége alapján.
Ha a nyersvíz kommunális csapvíz, annak keménysége általában alacsony (<<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. Ön-tisztító szűrő (SCF): Ez egy teljesen automatikus intelligens vezérlőeszköz, amely egy szűrőszűrő segítségével közvetlenül felfogja a vízben lévő szennyeződéseket, eltávolítja a lebegő szilárd anyagokat és a szilárd részecskéket, csökkenti a zavarosságot, tisztítja a víz minőségét, valamint csökkenti a rendszer elszennyeződését, algásodását és korrózióját. Tisztítja a vizet és védi a rendszer berendezéseit a normál működéshez.
8. Halmozott tárcsás szűrő: Tárcsás szűrőként vagy halmozott lemezszűrőként is ismert, ez egyfajta ön-tisztító szűrő, amely moduláris felépítésű (az egységek szabadon kombinálhatók) a lebegő szilárd anyagok felfogására a szűrőkorongok között kialakított csatornákon keresztül. A visszamosás során a víz az ellenkező irányba folyik, hogy eltávolítsa a szennyeződéseket. A tárcsás szűrő szűrőegysége egymásra helyezett, hornyolt vagy bordázott, gyűrű alakú, megerősített műanyag szűrőtárcsákból áll, amelyeket gyakran „2”, „3” vagy „4” jelzéssel látnak el. Szűrési pontossága jellemzően 5-200μm.
Megjegyzés: A vízkezelés során a tárcsás szűrőket gyakran használják elő-szűrőként az ultraszűrő rendszerekben, 50-100 μm pontossággal, és a biztonsági szűrőhöz hasonlóan működnek.
9. Precíziós szűrő: Általában rozsdamentes acél külső héjat használ. Belsőleg csőszerű szűrőelemeket használ, például PP olvadék-fújt, huzal-font, redős, titán vagy aktív szénszűrőket. Különböző szűrőelemeket választanak ki a szűrőközeg és a tervezési folyamat alapján, hogy elérjék a kívánt szennyvízminőséget.
Megjegyzés: A finomszűrés és a mikroszűrés közötti különbség nem teljesen egyértelmű. A tág értelemben vett mikroszűrés szűrési pontossága körülbelül 0,1-50 μm; a szűken meghatározott szűrés (konkrétan mikroporózus membránszűrés) körülbelül 0,1-10 μm pontosságú; míg a finomszűrés pontossági tartománya körülbelül 0,1-100/200 μm.
10. Biztonsági szűrő: Ahogy a neve is sugallja, ha egy precíziós szűrő-szintű szűrőeszközt használnak egy rendszerben, például az RO-ban lévő egyéb berendezések védelmére, annak elsődleges funkciója a védelem, innen ered a "biztonsági szűrő" elnevezés.
11. Zsákos szűrő: Vízkezelő zsákos szűrőként is ismert, egy szűrőzsákból áll, amelyet egy fémhálókosár támaszt meg. A folyadék beáramlik a bemeneten keresztül, a szűrőtasak megszűri, majd a kimeneten keresztül kifolyik. A szennyeződések a szűrőzsákban csapódnak le, és a szűrő a szűrőzsák cseréje után újra felhasználható. Az általános szűrési pontosság 1-100 μm, amely a precíziós kategóriába esik, és gyakran használják biztonsági szűrőként.
12. PP olvadék{1}}patronszűrő: A patronszűrő egy típusa. A magszűrő eleme egy PP olvadék-fúvott patron, egy cső alakú szűrőanyag, amely polipropilénből (PP) olvadék-fúvással készül. Az általános szűrési pontosság 0,5-100 μm, amely a finomszűrés kategóriájába tartozik, és gyakran használják biztonsági szűrőként.
13. Mechanikus szűrő: Olyan szűrő, amely elsősorban mechanikus fizikai elfogást és adszorpciót használ. Ezért lényegében a fent említett előkezelő szűrők és biztonsági szűrők a lágyító szűrők kivételével mind a mechanikus szűrők kategóriájába tartoznak. A vízkezelés területén azonban a „mechanikus szűrő” kifejezést néha kifejezetten homokszűrőkre vagy multi-médiaszűrőkre utalják (ez kevésbé pontos kifejezés).
14. Csővezetéki szűrő: Főleg összekötő csövekből, hengerből, szűrőkosárból, karimákból, karimaburkolatokból és rögzítőelemekből áll, csővezetékekre szerelve a nagyobb szilárd szennyeződések folyadékokból való eltávolítására, védve a későbbi berendezéseket (szivattyúk, műszerek stb.) és biztosítva a stabil működést. Gyakori példák közé tartoznak az Y- típusú csőszűrők és a kosárszűrők.
15. Csatornakeverő: Olyan berendezés, amely egy meghatározott komponens vagy keverőelem segítségével biztosítja a folyadékok egyenletes elkeveredését a csövön keresztül történő áramlás során. A vízkezelő rendszerekben általában csővezetékekhez való csatlakoztatásra használják különféle szerek, például koagulánsok, redukálószerek és vízkőgátlók hozzáadásakor.
16. Mikroszűrés (MF): Mikroporózus membránszűrésként is ismert, ez egy membráneljárás, amely statikus nyomáskülönbséget használ hajtóerőként, és egy szitaszerű szűrőközeg membrán szitáló hatását használja az elválasztáshoz. A szűrési pontosság körülbelül 0,1-10 μm. Főleg kolloidokat, szuszpendált szilárd anyagokat és baktériumokat tart vissza az oldott anyagban szitálás révén. Az üzemi nyomás körülbelül 0,07-0,2 MPa.
17. Ultraszűrés (UF): A mikroszűrés és a nanoszűrés közötti szűrési pontossággal, nyomás által vezérelt és a szitálás elvén alapuló membránszeparációs eljárás. Szűrési pontossága hozzávetőlegesen 0,002-0,1 μm (2-100 nm), a molekulatömeg határértéke (MWCO) pedig kb. 1000-200000 Dalton (Da). Hatékonyan távolítja el a részecskéket, kolloidokat, baktériumokat, pirogéneket és nagy molekulatömegű szerves anyagokat a vízből. Az üzemi nyomás körülbelül 0,1-0,3 MPa.
Megjegyzés: A félvezetőipari ultratiszta vízrendszerekben használt ultraszűrő membránok pórusmérete körülbelül 0,005 μm, az MWCO pedig körülbelül 6000 Da.
18. Nanoszűrés (NF): A szűrés pontossága az ultraszűrés és a fordított ozmózis között van. Nyomásvezérelt, és főként olyan elvek révén valósítja meg az elválasztást, mint a szitálás, az oldódási diffúzió, a töltéstaszítás és a Donnan-effektus. Szűrési pontossága hozzávetőlegesen 1-2 nm, a molekulatömeg határértéke pedig kb. 200-1000 Dalton. Hatékonyan képes eltávolítani a másodlagos és többértékű ionokat, különböző, 200-nál nagyobb molekulatömegű anyagokat, részben eltávolítani az egyértékű ionokat és a 200-nál kisebb molekulatömegű anyagokat. Bizonyos mértékig szelektív elválasztást biztosít a különböző vegyértékű ionok között. Az üzemi nyomás 0,3-0,6 MPa.
19. Fordított ozmózis (RO): A nyomáskülönbség hatására nyomást gyakorol a betáplált oldatra a betáplálási oldalon. Ha a nyomás meghaladja az ozmotikus nyomást, az oldószer a természetes ozmotikus iránnyal ellentétesen áthatol, így a membrán alacsony -nyomású oldalán permeátumot kap, és a magas-nyomású oldalon koncentrálódik. A fordított ozmózisos membránok működési elvét főként olyan elméletek magyarázzák, mint az oldódási-diffúzió, a preferenciális adszorpciós-kapilláris áramlás és a hidrogénkötés. Szűrési pontossága hozzávetőlegesen 0,1-1 nm, a molekulatömeg határértéke pedig kb. 100 Da. Hatékonyan távolítja el a különféle szervetlen sóionokat és különféle, 100-nál nagyobb molekulatömegű anyagokat. Az üzemi nyomás kb. 0,7-7 MPa.
20. Kerámia membrán: szervetlen kerámia anyagokból speciális eljárással kialakított aszimmetrikus membrán. Fő elválasztási elve a szitálás, körülbelül 0,001-1 μm (1-1000 nm) szűrési pontossággal. Hatékonyan távolítja el a vízből a lebegő szilárd anyagokat, kolloidokat, mikroorganizmusokat és makromolekulákat, miközben a víz, a kis molekulák és a szervetlen sóionok normálisan áthaladnak rajta.
Megjegyzés: A nanoszűréshez hasonlóan a kerámia membránok piaci alkalmazása még nem teljesen kiforrott, de a kutatás nagyon aktív, és a gyakorlati alkalmazások még viszonylag korlátozottak.
21. Elektrodialízis (ED): Elektrokémiai és dialízis diffúziós folyamatok kombinációja. Külső egyenáramú elektromos tér által vezérelve kihasználja az ioncserélő membránok (félig -áteresztő membránok) szelektív permeabilitását (azaz a kationok áthaladhatnak a kationcserélő membránokon, az anionok pedig az anioncserélő membránokon), így a kationok és anionok az anód, illetve a katód felé mozognak.
22. Elektrodeionizáció (EDI): Más néven elektro-deionizáció vagy töltött-ágyas elektrodialízis, ez a vízkezelési eljárás az elektrodialízist és az ioncserélő technológiákat ötvözi. Az anion- és kationcserélő membránok szelektív áteresztése, valamint a gyanta ioncserélő hatása révén egyenáramú elektromos térben irányított ionvándorlást és mély sótalanítást valósít meg, így 15 MΩ*cm-t meghaladó ellenállású vizet állít elő.
Elve az elektrodializáló egység membránterének ioncserélő gyantával való feltöltése. A hidrolízis ionizációval keletkező H+ és OH- ionok az elektromos térrel együtt egyidejűleg valósítják meg az ionvándorlást és a gyanta regenerációját. Ez kiküszöböli a savas-bázisú vegyi regeneráció szükségességét, így környezetbarátabb és nagymértékben automatizált.
23. Folyamatos elektrodeionizáció (CEDI): Az EDI-hez hasonló alapfelépítésében és működési elvében a legnagyobb különbség abban rejlik, hogy a koncentrátumkamra is meg van-e töltve ioncserélő gyantával, és hogy külön elektróda vízkisülés történik-e.
24. Anionágy: Anioncserélő, fő működési elve az anioncserélő gyantában lévő hidroxidionok felhasználása a vízben lévő egyéb anionok cseréjére.
25. Kationágy: Kationcserélő, fő működési elve, hogy kationcserélő gyantában hidrogén- vagy nátriumionokat használnak a vízben lévő egyéb kationok cseréjére. A gyanta regenerálásához használt vegyszerektől függően hidrogén-típusra és nátrium-típusra osztható; ez utóbbi a vízlágyító elterjedt típusa.
26. Gáztalanító: A gáztalanító torony/széneltávolító néven is ismert eszköz, amely a szabad szén-dioxidot eltávolítja a vízből kényszerített-levegő gáztalanítással.
Megjegyzés: A vízkezelés területén általában a kationcsere után (2B3T forgatókönyv) vagy az első-fokozatú fordított ozmózisos berendezés után helyezik el (a normál pH-beállításnál alaposabb). Ha a nyersvíz HCO3-koncentrációja kisebb vagy egyenlő, mint 50 mg/L, akkor a termékvíz ideális maradék CO2-tartalma a gáztalanítóval történő gáztalanítás után legfeljebb 5 mg/l.
27. Két-ágyas, három-torony (2B3T) / SC+DG+ (WA/SA): Ez egy kombinált folyamat, amely a kationcserét, a gáztalanítást és az anioncserét integrálja a kationok és anionok hatékony eltávolítására a vízből. . 2B két ágyat (kationágyat és anionágyat) jelöl, és a +3T bontótornyokat (3T) képviseli.
Fő működési elve a következő: Kationágy: Kationcserélő gyantát használ a kationok adszorbeálására a vízben. A gyanta típusa SC (erős savas kation, rövidítve erős kation). Széntelenítő torony: A CO2 (szén-dioxid) eltávolítására szolgál a vízből, ezzel csökkentve a lúgosságot (HCO3-). Anionágy: Anioncserélő gyantát használ az anionok adszorbeálására a vízben. A gyanta típusa WA+SA (gyenge és erős anionok keveréke).
A 2B3T egy hatékony sótalanítási eljárás, amely megelőzi az RO-t, és széles körben használják különböző területeken. A termék vízminősége/sótalanító kapacitása összehasonlítható az egyfokozatú RO-éval, és szélesebb körű befolyó vízminőségi feltételekkel rendelkezik, mint az RO-rendszereknél. Az elektronikai ipar ultratiszta víz-előkészítési folyamataiban a 2B3T megmarad, mert anionágya a hagyományos RO-hoz képest jobb eltávolítási hatékonyságot mutat bizonyos gyengén bázikus anionok (szilícium, bór) esetében.
28. Erős savas kationgyanta (SC): Ez egy ioncserélő gyanta szulfonsavcsoportokkal (-SO3H) cserélőcsoportként. Ioncserélő szekvenciája Fe3H.
+> Al3+> Pb2+> Ca2+> Mg2+> K+> Na+>H+. A szokásos lágyítógyanták (nátrium-típusú kationcserélő gyanták) tartoznak ebbe a kategóriába.
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-.
Megjegyzés: Az ultratiszta vízrendszerekben, mivel a főbb sótalanítási eljárások viszonylag korlátozott bóreltávolítási sebességgel rendelkeznek, gyakran további ioncserélő bóreltávolítási eljárásokra van szükség. Általában polírozott, erős bázisú anioncserélő gyantákat vagy speciális bóreltávolító gyantákat (UP7530# 760 RMB/L, CH-99# 450 RMB/L stb.) használnak. Ez utóbbiak többnyire makropórusos kelátképző ioncserélő gyanták, amelyek a speciális gyanták közé tartoznak, és áraik általában jóval magasabbak, de a hatások sokszor jelentősebbek.
30. Gyenge savas kationgyanta (WC): Ez egy ioncserélő gyanta, amely karbonsavcsoportokat (-COOH), foszfátcsoportokat (-PO2H2) és fenolcsoportokat (-C6H5OH) használ cserecsoportként. Az ioncsere sorrendje H+ > Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+, K+ > Na+.
Megjegyzés: A gyenge sav/bázis gyanták ionszelektivitása elsősorban az ion vegyértékállapotától és a hidratált ion sugarától függ, a következő sorrendben: nagyobb vegyértékű ionok > kisebb vegyértékű ionok, kisebb sugarú ionok > nagyobb sugarú ionok. Azonban a H+ és OH- ionok konjugált sav/bázis rendszereket alkotnak a megfelelő gyenge sav és gyenge bázis funkciós csoportokkal, és ezért előnyösen adszorbeálódnak. A többi ion csererendje megegyezik az erős sav/bázis gyantákéval.
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- > tartarát 2- > oxalát 2- > PO43- > NO3- > Cl- > CH3COO- > HCO3-.
32. Vegyes ágy (MB): Ez a fajta ioncserélő gyanta meghatározott arányban keveri a kation- és anioncserélő gyantákat ugyanazon az ioncserélőn belül. Mivel a vízbe kerülő H+ és OH- ionok vegyes ioncsere után azonnal nagyon alacsony ionizációjú vízmolekulákat képeznek, a cserereakció nagyon alaposan lezajlik.
Megjegyzés: A kevert ágyak polírozásával ellentétben a hagyományos vegyes ágyak folyamatosan regenerálhatók. Ezért, bár a kevert mederbe befolyó víz sótartalmának általában nem kell túl magasnak lennie (a túlzott sótartalom túl gyakori regenerációhoz vezet), önmagában is használható, ha a termék vízminőségi követelményei nem magasak.
33. Simulated Moving Bed (SMB): Egy sor rögzített -töltőoszlopágyat használ, amelyeken keresztül a tápfolyadék folyamatosan keringetett. Ebben az eljárásban a rögzített ágyban lévő adszorpciós gyantát vagy ioncserélő gyantát a célanyagok, például szennyeződések, ionok és pigmentek eltávolítására használják.
Megjegyzés: Az SMB és a PMB definíciója jelentős eltéréseket mutat. Ha azonban több-lépcsős (tandem) polírozást használnak, a több-lépcsős PMB keringtető rendszer de facto SMB rendszert alkot. Ezért az ultratiszta vízrendszerekben az SMB és a PMB kifejezéseket gyakran felcserélhetően használják.
34. Polishing Mixed Bed (PMB): Eldobható kevert ágyként is ismert, ez egy mélytisztító berendezés a vízkezelési folyamat végén. Nem-megújuló vegyes ioncserélő gyantát (H- típusú kationcserélő gyantát és OH- típusú anioncserélő gyantát) használ az előállított víz minőségének további javítására, 18,2 MΩ*cm ellenállást és olyan indikátorokat vezérel, mint a TOC és SiO2.
35. Membrános gáztalanítás (MDG): Ez egy membránleválasztó technológián alapuló gáz-folyadékleválasztó berendezés. A diffúziós elvet alkalmazza az oldott gázok (például szén-dioxid, oxigén és ammónia-nitrogén) eltávolítására a folyadékokból. Alapvető technológiája abban rejlik, hogy üreges szálas membránszerkezetet használ a gáz-folyadék érintkezési felületének növelésére. A membránon kívülre történő gázvándorlást vákuum vagy nyomáskülönbség hajtja, ami rendkívül hatékony gáztalanítást tesz lehetővé.
36. Ultraibolya (UV) sterilizáló: Fizikai módszer, amely ultraibolya fényt használ a mikroorganizmusok DNS/RNS molekuláris szerkezetének elpusztítására a sterilizáció elérése érdekében. Pillanatnyi nagy-energiájú ultraibolya fénnyel és erős áthatoló képességgel rendelkezik. A sterilizálási elve főként a 253,7 nm hullámhosszú ultraibolya fényt elnyelő nukleinsavakból áll, ami abnormális genetikai funkciót és tartós inaktivációt okoz.
37. TOC eltávolító (TOC-UV): Olyan eszköz, amely nagy-intenzitású ultraibolya fényt (185 nm és 253,7 nm szinergikusan működő ultraibolya fényt) használ a vízben lévő összes szerves szén (TOC) molekulaszerkezetének elpusztítására, ami CO2-ra és H2O-ra bomlik. Ez hatékonyan csökkenti a víz szervesanyag-tartalmát, javítja a víz tisztaságát, és alkalmas ultratiszta víz előkészítésére és magas-igényű vízkezelési forgatókönyvekre.
38. Függelék:
Javasolt szűrési sebességtartományok általános szűrőberendezésekhez:
Sekély közeg szűrő: 10-40 m/h;
Egyrétegű{0}}szűrő: 8-10 m/h;
Kettős{0}}rétegű szűrő: 10-14 m/h;
Háromrétegű{0}}szűrő: 18-20 m/h;
Aktív szénszűrő: 8-20 m/h;
Lágyító: 15-30 m/h;
Anion-kationágy: 20-30 m/h;
Közönséges vegyes ágy: 30-40 m/h vagy 20-30 BV/h;
Polírozó vegyes ágy: 40-60 m/h vagy 30-40 BV/h.