II.プロセスと装置の用語 (装置はプロセスの担体であり、プロセスは装置の中核です)
1. 膜分離生物反応器（MBR）：膜分離技術と生物処理を組み合わせた新しいタイプの水処理装置で、主に都市下水、産業排水処理、再生水再利用に使用されます。膜分離生物反応器には多くの種類がありますが、水処理分野では一般的に固液分離型を指します。{2}}その核となる技術的特徴は、二次沈殿槽の代わりに膜モジュールを使用することです。 MBR膜は分離精度によりMBR精密濾過膜とMBR限外濾過膜に分類されます。
2. 浅い培地フィルター: 培地層を通して液体中の不純物を濾過する装置。その動作原理は、主に媒体層（珪砂、ガーネットなど）の吸着、保持、沈降効果を利用して、液体から懸濁物質、コロイド、有機物、細菌、およびその他の不純物を除去し、それによって水質を浄化するという目的を達成します。
注: 本質的には砂フィルターの一種で、浅いメディアフィルターはメディアの充填高さが低く、濾過速度が高くなりますが、その濾過精度は一般に石英砂フィルターよりも低くなります。より幅広い水質条件にも適しています。
3. 石英砂フィルター: 砂フィルター (SF) とも呼ばれ、濾材として石英砂を使用します。一定の圧力下で、濁度の高い水が一定の厚さの粒状または非粒状の珪砂を通過します。-沈殿物、コロイド、金属イオン、有機物を除去し、濁りを減らして水を浄化します。
4. マルチメディアフィルター (MMF): 2 つ以上のフィルターメディアを使用します。一定の圧力下で、濁度の高い水が一定の厚さの粒状または非粒状物質を通過し、浮遊不純物が効果的に除去され、水が浄化されます。-一般的に使用される濾材には、珪砂、無煙炭、マンガン砂などがあります。主に水処理、濁度除去、水軟化、純水の前処理に使用され、排水の濁度を 3 度未満に抑えます。-注: 水処理分野では、石英砂フィルターとマルチメディアフィルターが同じ意味で使用されることがよくあります。{8}その中心的な用途の鍵は、フィルター媒体の選択 (タイプとモデル) と適切な充填にあります。
5. 活性炭フィルター (ACF): 活性炭が充填されたフィルターの一種で、水から遊離物質、微生物、一部の重金属イオンをろ過し、水の色を効果的に軽減します。活性炭は主に、石炭ベース、木材-ベース、一言で言えば-ベースなど、材料によって分類できます。
注：水処理分野では、吸着能力（ヨウ素価）の適切な選択が重要です。一般に、工業用純水の前処理には 600-800 mg/g で十分です。飲料水の基準は通常 800 ～ 1000 mg/g を必要とします。精製水、注射用水、および電子グレードの超純水の場合は、通常 1000 ～ 1200 mg/g が必要です。
6. 水軟化剤 (SF): 軟化剤としても知られ、ナトリウム-タイプの陽イオン交換樹脂を使用して水からカルシウムとマグネシウムのイオンを除去し、水の硬度を下げます。
注: 軟水器は、主に遮断と吸着によって機能する前処理段階の他の機械フィルターとは異なり、本質的にイオン交換に基づいています。したがって、タンクの選択には、流量と速度、直径の関係 [φ=√(4Q/π/v)] を考慮する必要があり、さらに重要なことに、適切な樹脂充填量を決定し、原水の硬度に基づいて合理的な再生サイクルを計算する必要があります。
原水が都市水道水の場合、一般に硬度は低くなります（<<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. セルフ-フィルター（SCF）: これは、フィルタースクリーンを使用して水中の不純物を直接遮断し、浮遊物質や粒子状物質を除去し、濁りを減らし、水質を浄化し、システムの汚れ、藻類、腐食を減らす完全自動のインテリジェントな制御装置です。水を浄化し、システム機器が正常に動作できるように保護します。
8. 積層ディスク フィルター: ディスク フィルターまたは積層プレート フィルターとも呼ばれ、モジュラー設計 (ユニットは自由に組み合わせることができます) を使用して、フィルター ディスク間に形成されたチャネルを通じて懸濁物質を捕捉する一種の自浄式フィルターです。-逆洗時には水を逆流させて汚染物質を除去します。ディスクフィルターのフィルターユニットは、積み重ねられた、溝付き、またはリブ付きの環状強化プラスチックフィルターディスクで構成されており、多くの場合「2」、「3」、または「4」というラベルが付けられます。濾過精度は通常5～200μmです。
注: 水処理では、ディスク フィルタが限外濾過システムのプレフィルタとしてよく使用され、精度は 50～100μm で、セキュリティ フィルタと同様に機能します。{0}
9. 精密フィルター: 通常、ステンレス鋼の外殻を使用します。内部では、PP メルトブロー-、ワイヤー-、プリーツ、チタン、または活性炭フィルターなどの管状フィルター要素を使用します。必要な排水水質を達成するために、濾過媒体と設計プロセスに基づいてさまざまなフィルターエレメントが選択されます。
注: 精密ろ過と精密ろ過の区別は完全には明確ではありません。広義の精密濾過の濾過精度は約 0.1 ～ 50 μm です。狭義の濾過（特に微多孔膜濾過）の精度は約0.1～10μmです。一方、精密ろ過の精度範囲は約 0.1 ～ 100/200 μm です。
10. セキュリティ フィルター: 名前が示すように、RO などのシステム内の他の機器を保護するために精密フィルター- レベルの濾過デバイスが使用される場合、その主な機能は保護であるため、「セキュリティ フィルター」と呼ばれます。
11. バグフィルター: 水処理バグフィルターとも呼ばれ、金属メッシュバスケットで支えられたフィルターバッグで構成されています。液体は入口から流入し、フィルターバッグでろ過され、出口から流出します。不純物はフィルターバッグ内に捕集されており、フィルターバッグを交換すれば繰り返し使用できます。一般的なろ過精度は1～100μmと精密な部類に入り、セキュリティフィルターとしてよく使用されます。
12. PP メルトブローン カートリッジ フィルター: カートリッジ フィルターの一種。そのコア フィルター エレメントは PP メルトブローン カートリッジです。これは、メルトブローン プロセスを通じてポリプロピレン (PP) から作られた管状フィルター素材です。-一般的なろ過精度は0.5～100μmで、精密ろ過の範疇に属し、セキュリティフィルターとしてよく使用されます。
13. 機械的フィルター: 主に機械的な物理的遮断と吸着を使用するフィルター。したがって、上記の前処理フィルターやセキュリティフィルターは、軟化フィルターを除き、基本的にはすべて機械式フィルターの範疇に属します。ただし、水処理の分野では、「機械フィルター」は砂フィルターまたはマルチメディアフィルターを特に指すために使用されることがあります (これはあまり正確ではない表現です)。
14. パイプラインフィルター：主に接続パイプ、シリンダー、フィルターバスケット、フランジ、フランジカバー、ファスナーで構成され、パイプラインに設置され、流体から大きな固体不純物を除去し、下流の機器（ポンプ、機器など）を保護し、安定した動作を保証します。一般的な例には、Y- タイプのチューブ フィルターやバスケット フィルターが含まれます。
15. チャネルミキサー: 特定のコンポーネントまたは混合要素を使用して、パイプ内を流れる流体の均一な混合を達成するデバイス。水処理システムにおいて、凝集剤、還元剤、スケール防止剤などの各種薬剤を添加する際のパイプラインへの接続によく使用されます。
16. 精密濾過 (MF): 微多孔膜濾過としても知られ、駆動力として静圧差を使用し、分離のために篩-のような濾材膜のふるい作用を使用する膜プロセスです。ろ過精度は0.1～10μm程度です。篩い分けにより、主に溶質中のコロイド、懸濁物質、細菌を保持します。使用圧力は0.07～0.2MPa程度です。
17. 限外濾過 (UF): 精密濾過とナノ濾過の間の濾過精度を備えた膜分離プロセスで、圧力によって駆動され、ふるい分けの原理に基づいています。ろ過精度は約 0.002 ～ 0.1 μm (2 ～ 100 nm)、分画分子量 (MWCO) は約 1000 ～ 200000 ダルトン (Da) です。水から粒子、コロイド、バクテリア、発熱物質、高分子有機物を効果的に除去できます。使用圧力は0.1～0.3MPa程度です。
注: 半導体産業の超純水システムで使用される限外濾過膜の孔径は約 0.005 μm、MWCO は約 6000 Da です。
18. ナノ濾過 (NF): 濾過精度は限外濾過と逆浸透の間です。これは圧力によって駆動され、主にふるい分け、溶解拡散、電荷反発、ドナン効果などの原理によって分離を実現します。濾過精度は約 1 ～ 2 nm、分子量カットオフは約 200 ～ 1000 ダルトンです。二次イオンや多価イオン、分子量200を超えるさまざまな物質を効果的に除去し、一価イオンや分子量200未満の物質を部分的に除去します。異なる価数のイオン間の選択的な分離をある程度達成します。使用圧力は0.3～0.6MPaです。
19. 逆浸透 (RO): 圧力差によって駆動され、供給側の供給溶液に圧力がかかります。圧力が浸透圧を超えると、溶媒は自然の浸透方向に逆らって浸透するため、膜の低圧側で透過液が得られ、高圧側で濃縮されます-。逆浸透膜の動作原理は、主に溶解-拡散、優先吸着-毛細管流、水素結合などの理論によって説明されます。濾過精度は約0.1～1nm、分画分子量は約100Daです。各種無機塩イオンや分子量100を超える各種物質を効果的に除去します。使用圧力は約0.7～7MPaです。
20. セラミック膜：無機セラミック材料から特殊なプロセスで形成された非対称膜。その主な分離原理はふるい分けであり、濾過精度は約 0.001 ～ 1 μm (1 ～ 1000 nm) です。水から浮遊固体、コロイド、微生物、高分子を効果的に除去しますが、水、小分子、無機塩イオンは通常通り通過します。
注: ナノ濾過と同様、セラミック膜の市場応用はまだ完全には成熟していませんが、研究は非常に活発であり、実用的な応用はまだ比較的限られています。
21. 電気透析 (ED): 電気化学的プロセスと透析拡散プロセスの組み合わせ。外部 DC 電場によって駆動され、イオン交換膜 (半透過性膜) の選択的透過性を利用し (つまり、カチオンはカチオン交換膜を通過でき、アニオンはアニオン交換膜を通過できます)、カチオンとアニオンをそれぞれアノードとカソードに向かって移動させます。
22. 電気脱イオン化 (EDI): 電気脱イオン化または充填層電気透析とも呼ばれるこの水処理プロセスは、電気透析とイオン交換技術を組み合わせたものです。-陰イオンおよび陽イオン交換膜の選択透過と樹脂のイオン交換効果により、直流電場下で指向性イオン移動と深い脱塩を実現し、15 MΩ*cm を超える抵抗率の水を生成します。
その原理は、電気透析装置の膜空間にイオン交換樹脂を充填することです。加水分解イオン化によって生成された H+ および OH- イオンは、電場とともにイオン移動と樹脂の再生を同時に実現します。これにより、酸-塩基の化学的再生が不要になり、より環境に優しく、高度に自動化されます。
23. 連続電気脱イオン化 (CEDI): 基本構造と動作原理は EDI と似ていますが、最大の違いは、濃縮チャンバーにもイオン交換樹脂が充填されているかどうか、および別個の電極からの放水が発生するかどうかです。
24. 陰イオン床: 陰イオン交換体。その主な動作原理は、陰イオン交換樹脂内の水酸化物イオンを使用して水中の他の陰イオンを交換することです。
25. カチオン床：カチオン交換体。その主な動作原理は、カチオン交換樹脂内の水素またはナトリウムイオンを使用して、水中の他のカチオンを交換することです。樹脂の再生に使用する薬品によって、水素-系とナトリウム-系に分けられます。後者は一般的なタイプの軟水器です。
26. 脱気装置: 脱気塔/炭素除去装置としても知られ、強制空気脱気を使用して水から遊離二酸化炭素を除去する装置です。-
注: 水処理分野では、通常、陽イオン交換 (2B3T シナリオ) または第 1 段階の逆浸透装置 (通常の pH 調整よりも徹底した) の後に設置されます。原水中の HCO3- 濃度が 50mg/L 以下の場合、脱気装置による脱気後の製品水中の理想的な残留 CO2 は 5mg/L 以下となります。
27. 2-床、3-塔 (2B3T) / SC+DG+ (WA/SA): これは、水から陽イオンと陰イオンの両方を効果的に除去するために、陽イオン交換、脱気、陰イオン交換を統合した複合プロセスです. 2B は 2 つの床 (陽イオン床と陰イオン床) を表し、3T は 3 つの塔 (2 つの床 + 脱炭酸塔) を表します。
その主な動作原理は次のとおりです。 カチオン床: カチオン交換樹脂を利用して水中のカチオンを吸着します。樹脂の種類はSC（強酸カチオン、略してストロングカチオン）です。脱炭酸塔: 水から CO2 (二酸化炭素) を除去し、このプロセスを通じてアルカリ度 (HCO3-) を減らすために使用されます。陰イオン床：陰イオン交換樹脂を利用して水中の陰イオンを吸着します。樹脂タイプはWA+SA（弱陰イオンと強陰イオンの混合）です。
2B3T は RO よりも前から存在する効果的な脱塩プロセスであり、さまざまな分野で広く使用されています。その製品の水質/脱塩能力は単段 RO と同等であり、RO システムと比較して流入水質条件の範囲が広くなります。-エレクトロニクス産業における超純水調製プロセスでは、2B3T の陰イオン床が従来の RO と比較して特定の弱塩基性陰イオン (シリコン、ホウ素) に対して優れた除去効率を示すため、保持されます。
28. 強酸性カチオン樹脂（SC）：交換基としてスルホン酸基（-SO3H）を有するイオン交換樹脂です。そのイオン交換配列は Fe3H です。
+> Al3+> Pb2+> Ca2+> Mg2+> K+> Na+>H+. 一般的な軟化樹脂（ナトリウム-型陽イオン交換樹脂）がこのカテゴリに属します。
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->おお-。
注: 超純水システムでは、主流の脱塩プロセスではホウ素除去率が比較的限られているため、追加のイオン交換ホウ素除去プロセスが必要になることがよくあります。研磨された強塩基性陰イオン交換樹脂または特殊なホウ素除去樹脂 (UP7530# 760 RMB/L、CH-99# 450 RMB/L など) が一般的に使用されます。後者は主にマクロ多孔質キレートイオン交換樹脂であり、特殊な樹脂に属し、一般に価格ははるかに高くなりますが、効果はより重大であることがよくあります。
30. 弱酸性陽イオン樹脂 (WC): これは、交換基としてカルボン酸基 (-COOH)、リン酸基 (-PO2H2)、およびフェノール基 (-C6H5OH) を使用するイオン交換樹脂です。イオン交換の順序は、H+ > Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+、K+ > Na+. です。
注: 弱酸/塩基性樹脂のイオン選択性は、主にイオン価数状態と水和イオン半径に依存し、高価数イオン > 低価数イオン、小さい半径のイオン > 大きい半径のイオンの順になります。ただし、H+ および OH- イオンは、それぞれ対応する弱酸および弱塩基官能基と共役酸/塩基系を形成するため、優先的に吸着されます。他のイオンの交換順序は、強酸/塩基性樹脂の交換順序と一致します。
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 ->クエン酸 3- > SO42- > 酒石酸 2- > シュウ酸 2- > PO43- > NO3- > Cl- > CH3COO- > HCO3-。
32. 混合床 (MB): このタイプのイオン交換樹脂は、同じイオン交換体内でカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を特定の比率で混合します。水に入る H+ イオンと OH- イオンは、混合イオン交換後に非常に低いイオン化率で直ちに水分子を形成するため、交換反応は非常に完全に進行します。
注：通常の混合床は研磨混合床と異なり連続再生が可能です。したがって、混合床への流入水の塩分濃度は一般に高すぎる必要はありませんが (過剰な塩分濃度は過剰な再生につながります)、製品の水質要件が高くない場合には、混合床を単独で使用することができます。
33. 模擬移動床 (SMB): 一連の固定充填カラム床を利用し、供給液が連続的に循環します。-この工程では、固定床内の吸着樹脂やイオン交換樹脂を用いて、不純物やイオン、色素などの目的物質を除去します。
注: SMB と PMB には定義に大きな違いがあります。しかし、多段（タンデム）研磨が使用される場合、多段PMB循環システムは事実上のSMBシステムを形成します。{2}したがって、超純水システムでは、SMB と PMB という用語が同じ意味で使用されることがよくあります。
34. 研磨混合床 (PMB): 使い捨て混合床としても知られ、これは水処理プロセスの最後に使用される深層浄化装置です。再生不可能な混合イオン交換樹脂（H- 型陽イオン交換樹脂と OH- 型陰イオン交換樹脂）を使用して、生成水の品質をさらに向上させ、18.2 MΩ*cm の比抵抗を達成し、TOC や SiO2 などの指標を管理します。
35. 膜脱気装置 (MDG): 膜分離技術に基づいた気液分離装置です。-拡散原理を利用して、液体から溶存ガス (二酸化炭素、酸素、アンモニア態窒素など) を除去します。その中核技術は、中空糸膜構造を使用して気液接触面積を増やすことにあります。{4}膜の外側へのガスの移動は真空または圧力差によって駆動され、高効率の脱気を実現します。
36. 紫外線 (UV) 滅菌器: 紫外線を使用して微生物の DNA/RNA 分子構造を破壊し、滅菌を実現する物理的方法。瞬間的な高エネルギーの紫外線と強力な浸透力が特徴です。-その滅菌原理は主に、253.7nmの波長の紫外線を吸収する核酸に関係しており、異常な遺伝子機能と永久的な不活化を引き起こします。
37. TOC除去装置（TOC-UV）：高強度の紫外線（185nmと253.7nmの紫外線が相乗的に作用する）を使用して水中の全有機炭素（TOC）の分子構造を破壊し、CO2とH2Oに分解させる装置。これにより、水中の有機物含有量が効果的に減少し、水の純度が向上し、超純水の調製や要求の高い水処理シナリオに適しています。-
38. 付録:
一般的な濾過装置の推奨濾過速度範囲:
浅いメディアフィルター: 10-40 m/h;
単層フィルター: 8～10 m/h;
二層フィルター: 10-14 m/h;
三層フィルター: 18～20 m/h;
活性炭フィルター: 8-20 m/h;
柔軟剤: 15-30 m/h;
アニオン-カチオン床: 20～30 m/h;
通常の混合床: 30-40 m/h または 20-30 BV/h;
研磨混合床: 40-60 m/h または 30-40 BV/h。
