其他水处理技术与 Nyex™ 比较

各种水处理工艺以不同的方式处理污水,结果亦有所不同。 下面我们将讨论 10 种最常见的水处理技术的优缺点,以及 Nyex™ 如何在组合处理系统中增强或替代其他技术。

具有高生物需氧量、化学需氧量和悬浮固体水平的污水通常需要工业用水处理设备,例如筛分、过滤、澄清、生物床水池,有时还需要混凝和絮凝。

Nyex™ 可部署在这些步骤下游,是处理残余顽固有机污染物的最佳水技术。 与此同时,该工艺具有去除化学污染物的功能,因此作为预处理步骤也得到了积极应用,有效辅助生物床或反渗透系统等其他水处理解决方案。 如果化学污染物进入这些系统造成污染,可能会破坏工艺,或增加水处理设施的维护强度和难度。

Nyex™ 不但可处理最终废水,也可以处理存在问题的已用过的工艺用水废液,确保其适于循环再用,或者获得工商业污水排放许可。

如需了解 NYEX 工艺的工作原理,请参见此处。

1. 离子交换

离子交换工艺可去除有毒重金属、某些药物,也可用于软化水,因此在工业水处理中尤为有用。
Nyex™ 技术已与离子交换结合使用,作为水处理设施的一部分,因为这些工艺针对不同的污染类型,提供更全面的三级处理结果。

离子交换优点: 有效去除盐分

离子交换水处理设施可有效地从地下水、锅炉给水、工业废水或反渗透产水中去除盐分(阳离子和阴离子),从而生产软化水。

离子交换优点: 有效去除金属

离子交换还可有效去除水中的溶解金属,如镉、锌、铅和镍等有毒金属。

离子交换水处理技术缺点

离子交换优点众多,具体取决于您的废水处理要求,但请务必阅读本节,透彻了解离子交换水处理的实际情况。

定期频繁的停机

离子交换的主要缺点在于需要定期、频繁地关停设备进行盐水反洗,以去除积累的盐分、矿物质和金属。 如需避免由此造成的运营间断,则需要另一处理设施作为备用,导致资本支出增加一倍。

必须更换树脂

离子交换装置需要定期检查和更换交换树脂,这会中断运营,并构成持续的运营成本。

树脂兼容问题

新的交换树脂必须符合制造商的规格,更换供应商往往意味着需要更换整套系统。

闲置时微生物生长

离子交换水处理设施关闭期间,微生物可能滋生,在工艺重新启动时造成流量和处理问题, 从而增加培训、人工和运营成本。

2. 活性碳

活性碳通过将污染物吸收到碳的内部结构中, 有效地去除污染物,但该工艺必须定期暂停,以对活性碳进行再生或更换。 一旦碳介质“用尽”,将无法进行废水处理。 “用尽”的碳介质被送去焚烧或填埋,对环境造成破坏。 然而尽管存在上述问题,该工艺仍广泛用于工业水处理。

Nyex 可在颗粒活性碳(GAC)工艺之前使用,帮助减轻 GAC 的维护负担。

活性碳优点: 无需投加化学药剂

使用活性碳时不需要投加化学药剂,而且介质本身通常使用木材或椰子壳等天然材料制成。

活性碳优点: 去除水中异味

土臭素和二甲基异莰醇(MIB)等有机物会导致市政饮用水供应出现味道和气味问题,活性碳可以去除这些有机物,因此常用于改善饮用水的味道和气味。

活性碳水处理技术缺点

碳足迹可观

GAC 和 PAC(粉末活性炭)可能会产生大量的碳足迹,无法获得公司持续发展部门的批准。 这是因为碳在吸收污染物时有效性将逐渐降低, 根据 COD 水平高低,失效的活性碳经常需要从处理罐中捞出,并运送到异地进行再生或处置,对环境造成显著的负面影响。

运营成本高

碳会吸收/过滤污染物,在吸附饱满后需要更换,从而产生定期的持续成本。因此,如工业水处理中的化学需氧量(COD)或污染物浓度较高,可能造成巨额的运营成本。

定期停机

在碳再生维护期间,水处理设施将无法运转,如果希望避免运作中断,则需要制定计划将废水重新引流至另一处理设施或碳床(资本支出翻倍)。

碳失效风险

碳床需要精心维护,确保介质及时再生或更换,否则将导致工艺失效,存在 COD 或特定污染物在排水中残留的风险,可能造成污染和环境罚款。

微生物生长

活性碳床为微生物生长提供了理想的条件,可能阻碍和遏制水处理。 尽管如此,使用高级氧化工艺时,羟基自由基(·OH)会抑制微生物生长,可有效避免这一问题。

对非吸收性有机物无效

活性碳对非吸收性有机物不起作用。

3. 臭氧氧化

臭氧是一种强氧化剂,作为废水处理方法,臭氧与受污染的废水混合后,可以有效地氧化所有有机物。 该工艺已经得到充分验证,可能是最普及的高级氧化工艺(AOP),但费用极其昂贵(资本支出和运营支出)——见下文。

有时为提高有效性会向臭氧中加入过氧化氢,但这会抑制后续处理步骤,使水体不适合再利用。

臭氧优点: 有效消毒

臭氧水处理是一种有效的消毒选择,其消毒水平高于氯或紫外线, 且可完全避免微生物再生。

臭氧优点: 去除无机和有机污染物

当加入过氧化氢时,臭氧废水处理会用臭氧和羟基自由基氧化无机和有机污染物。

臭氧水处理技术缺点

资本成本高昂

由于臭氧气体存在高风险,臭氧系统必须高度自动化且坚固耐用,因此资本成本极高。

运营成本极高

臭氧水处理设施的运营成本也非常高, 每公斤臭氧通常耗电 10kWh。 此外,氧气价格同样不可小觑, 如果选择通过处理空气中的氧气来自己制造臭氧,最终生成的臭氧仅占体积的 4%,因此效率不高。 最重要的是,臭氧的半衰期为 12 分钟,因此处理设施需要在臭氧生成后的 5 分钟内进行使用,方可保证效率。

处理不均匀

臭氧设施面临的最大挑战是如何让臭氧均匀地释放入水中,同时尽可能减小气泡直径,从而最大限度延长处理时间。 通常情况下,污染物会堵塞扩散器,导致处理罐的许多部分未能得到处理。

化学复杂

臭氧 AOP 的主要缺点之一在于需要针对每种特定污染物量身定制复杂的化学配比。

臭氧氧化塔效率低

臭氧氧化塔的转移率为 50-70%,因此基本上总是需要在臭氧设施的下游设置另一个水处理设施。

臭氧极其危险

臭氧系统含有致命浓度的臭氧,因此必须设置检测器并实行严谨的安全程序。 系统监控、事故响应计划、现场工作人员培训等措施耗时耗力,此外还需要支付相关保险费用。 臭氧处理还依赖于液氧的使用,液氧高度易燃,必须符合设施消防安全要求。

有害副产品

在处理过程中,臭氧会产生有害的副产品,如溴酸盐,这种致癌物通常比原始污染物更有害。

进水水质相当重要

传统的高级氧化工艺(AOP),例如臭氧联合过氧化氢(O3/H2O2),以 H2O2 为氧化剂,从中产生羟基自由基。 其限制在于所产生的羟基自由基是非选择性的——它们可能在“清除”其他水质参数(如有机物、浊度、碱度和亚硝酸盐)时用尽。 这会降低污染物氧化过程中的系统效率,且仅在进水达到特定水质标准的情况下,该工艺方能有效。

4. 过滤

过滤是大多数工业水处理应用中的必要步骤。 不同尺寸的过滤器可去除颗粒物和某些污染物。 然而,过滤治标不治本——过滤出的浓度更高的有毒污泥仍需要处理。

Nyex™ 技术可与不同类型的过滤器结合使用,在必要时保护过滤器免受危险化学品的侵害。

过滤优点: 去除悬浮颗粒

水过滤有助于去除污水中的悬浮颗粒,适合用于对水进行预处理以供 AOP 或消毒工艺进一步处理。 过滤器将捕获污染物,如不进行过滤,这些污染物可能妨碍下游的处理步骤。

过滤优点: 过滤器使用简单、价格便宜

过滤器使用简便,性价比高,特别是沙子或砾石等天然素材价格低廉。

过滤水处理技术缺点

并非 100% 有效

过滤工艺可能无法捕捉所有污染物或细菌, 针对可穿过膜的较小颗粒,需要额外的水处理工艺。

堵塞的过滤器需要停机修理

污水处理设施中的过滤器如维护不到位就会堵塞,无法有效去除悬浮颗粒。 必须根据流过的废水中污染物的波动水平慎重考虑维护周期。 维护有时可能中断处理过程,并需要开展员工培训。

5. 芬顿氧化工艺

芬顿氧化工艺(芬顿试剂)采用添加化学药剂的方法,效果经过实际验证。 但使用芬顿试剂进行废水处理通常是万不得已的方法,因为该工艺会产生有毒污泥,需要专门处理或焚烧,对环境造成严重后果。

Nyex™ 系统不使用任何化学品,适合作为该工艺的替代方案。 我们的工艺采用吸附和电化学氧化,无需投加化学药剂, 无二次废物或污泥需要处理,有助履行企业社会责任,降低运营支出。

芬顿氧化法优点: 处理高 COD

芬顿氧化工艺适合处理较高的化学需氧量(COD)水平。 事实上,COD 越高,处理越有效,当然与之相对,所需的化学品也更多,导致运营支出成本上升。

芬顿氧化法优点: 操作简单

芬顿氧化工艺在室温和大气压下即可运行。

芬顿氧化水处理技术缺点

化学品成本高

用于芬顿氧化工艺的水处理化学品需要持续投入资金。 此外,随着政府打击产生污泥等副产品的废水处理工艺,去除和处置污泥的经常性成本也在增加。

有毒污泥管理成本高

芬顿氧化工艺产生的有毒污泥必须由第三方进行专业处理,通常需要焚烧或填埋。 这会对环境产生负面影响,可能会损害公司的声誉并阻碍环境战略的实施。

6. 紫外线高级氧化工艺

UV AOP(紫外线高级氧化工艺/ UV 氧化)是一种将紫外线的消毒特性与氧化剂(过氧化氢,分子式 H2O2)相结合的水处理解决方案。 由 H2O2 产生的羟基自由基充当该工艺的氧化剂。

水的浊度(颜色)可以抑制紫外线氧化,因此事实证明其对某些工业废水无效。 Nyex™ 经验证可有效应对浊水,适用于 UV AOP 前以提高效率。

UV AOP 优点: 无污泥

UV AOP 可以将有机物矿化成稳定的有机化合物,如 H₂O 和 CO₂,并且不会产生污泥等二次废物。

UV AOP 优点: 处理快速

得益于氧化剂的快速反应速率和高氧化电位,UV AOP 工业废水处理工艺所需的停留时间与传统技术相比较短。

UV AOP 水处理技术缺点

化学复杂,需要专业操作

根据需要处理的污染物不同,系统可能涉及复杂的化学反应, 因此需要专业培训和持续维护,不免造成处理成本增加。

不适合循环再用

过氧化氢的投加可能对后续的处理步骤产生负面影响,使得经处理的水不适合再利用。

有效性取决于 H2O2 均匀投加

该水处理工艺的有效性取决于 H2O2 的混合程度, 需要将 H2O2 均匀投入处理罐中,以便其有机会与所有污染物发生反应。

需要接触危险化学品

紫外线系统需要投加过氧化氢,但该氧化剂的存储和使用存在危险性, 因而需要危害健康物质控制(COSHH)培训和谨慎的操作,造成额外的成本。

使污染物降至低水平的成本昂贵

羟基自由基具有随机性,一旦污染水平降低、污染物浓度减小, 短寿命的羟基自由基在消失之前可能不会与污染物化合物“相遇”,导致该工艺难以进一步处理污染。 如需使污染物降至低水平,则需要更多羟基自由基,势必造成成本上涨。

7. 反渗透

反渗透(RO)利用压力迫使水通过半渗透膜以分离污染物。 可惜的是,污染物在反渗透过程中并未被破坏,未通过膜的浓缩污染物作为废液, 需要额外的专业处理,或者由卡车运至其他地方焚烧处理,对环境造成不良影响。

RO 效果优异,但过滤器容易阻塞,导致频繁停机, 且资本支出和运营支出较高(详见下文)。 Nyex 可用于处理 RO 废液或 RO 进水,以延长膜的使用寿命并防止停机。

反渗透优点: 无需投加化学药剂

反渗透水处理工艺无需添加化学品,便可去除废水中的许多污染物。

反渗透优点: 适合处理海水

RO 过滤最重要的应用之一是从海水或微咸水中分离盐分,生产安全的饮用水。

反渗透水处理技术缺点

高资本支出和运营支出

反渗透(RO)系统以极高的压力将水泵送穿过由类似于鼓皮的材料制成的过滤器,资本支出和运营支出均较高。

维护强度大

反渗透系统通常需要大量维护。 水必须经过预处理以防止过滤器堵塞, 但即便如此,过滤器堵塞依旧在所难免,一旦堵塞,维修或更换费用高昂。

膜的生物污染

尽管反渗透水处理无需添加化学品,但需要使用杀菌剂清洁过滤器,防止细菌滞留在膜中(生物污染)。

不环保

RO 系统的废液盐度是海水的两倍,通常重新排放到海洋中,对生态系统产生不可估量的影响。

8. 混凝和絮凝

混凝和絮凝被应用于污水处理;添加混凝剂后形成的“絮状物”可以捕获污染物和悬浮固体, 之后通过分离即可将它们从水中去除。

混凝和絮凝通常用作二级废水处理方法,非常适合作为 Nyex™ 系统的预处理阶段。

混凝和絮凝优点: 缩减沉降时间

混凝和絮凝使悬浮固体聚集成絮状物以便于去除,有利于缩短悬浮固体沉降所需的时间。

混凝和絮凝优点: 去除部分细菌和病毒

混凝可以有效去除其他方法可能难以清除的部分(并非全部)细菌、病毒和小颗粒。

混凝和絮凝水处理技术缺点

污泥处理昂贵

絮状物形成的污泥需要由第三方进行专业处理,如焚烧或填埋,这两种方法都对环境造成破坏。

化学药剂投加需要危害健康物质控制(COSHH)培训

废水处理中的混凝和絮凝需要投加化学药剂,产生购买水处理化学品、培训以及健康和安全评估的持续成本。

进水水质需要保持稳定

该工艺需要准确的化学投加和细致监测,以保持有效。 如果进水水质经常波动,则可能不宜使用该废水处理方法。 化学药剂类型、混合剂量和 pH 值等因素需要不时调整,并且经常需要通过桌上“烧杯实验”来检查性能。

9. 化学消毒

水消毒用于杀死病原微生物并阻止其繁殖, 这在饮用水应用中尤为重要。 水消毒可分为化学和物理两种。 我们在此主要讨论化学消毒,即利用氯、二氧化氯、臭氧、酒精、清洁剂、过氧化氢进行消毒的方法。 化学消毒所用的一些化学品也可以去除水中的 COD 物质;

为让水变得安全可饮用,还需要添加氢氧化钠调节 pH 值,另外,在某些情况下,可能添加用于氟化的化学品。

化学消毒优点: 工艺简单

对水进行消毒可通过杀死细菌、病毒和寄生虫等病原体来防范传染病经水传播。 它作为一种残留消毒方法已得到广泛采用,且操作相对简单。

化学消毒优点: 可控

化学药剂投加需要长时间、细致的持续监测,这有助于准确掌握水质状况, 贴合公共卫生要求,因此该方法得到普遍应用。

消毒水处理技术缺点

需要持续监控

如果清除不彻底,残留的细菌会保持活性,在一段时间后重新污染水体。 这意味着在物理消毒后通常需要进行第二次消毒处理,例如加氯,使化学药剂分布在整个供水管网中,以确保细菌不会在水中再生。

投加化学药剂可能影响水的味道

当采用化学消毒步骤时,水中有时可能残留味道和气味,给消费者带来问题。

10. 生物废水处理

生物废水处理是二级污水处理步骤,可去除一级废水处理后残留的污染物。 生物工艺依靠微生物自然分解水中的有机废物。

如果存在苯酚或其他可杀死菌种的有害化学物质,Nyex 可以部署在生物处理工艺前,以去除苯酚,保障工艺有效性。

生物处理优点: 副产品提供能源

厌氧生物废水处理是一种无氧工艺,可同时产生沼气。 操作人员可以将沼气用于燃料或加热目的,例如烹饪。

生物处理优点: 经济实惠

总体而言,生物处理工艺价格相对低廉。

生物水处理技术缺点

过程缓慢,占地面积大

生物废水处理过程缓慢,且通常占地面积大,尤其是厌氧消化处理。

需要曝气,能耗巨大

好氧处理需要曝气,消耗大量能量。

产生污泥——处理费用高昂,有害环境

该工艺还会产生生物固体/污泥,需要专门的焚烧和填埋处理,对环境造成负面影响。

无法去除活性药物成分和危险化学物质

虽然生物处理可以去除许多有机污染物,但一些化学品和药物的残留物在处理后仍留在出水中。

部分化学品杀灭菌群

必须仔细监测生物工艺的进水,因为一些有机污染物可能破坏生物系统,使其失效。 我们可以为此提供帮助,去除苯酚等化学物质以保护菌群。