Comparison of Nyex™ Water Treatment Technologies

Los procesos de tratamiento de agua se implementan para gestionar los efluentes de diferentes formas para obtener diferentes resultados. A continuación, analizamos los pros y los contras de las 10 tecnologías de tratamiento de agua más populares y cómo Nyex ™ puede mejorar o reemplazar otras tecnologías en un tren de tratamiento combinado.

Los efluentes con alta demanda biológica de oxígeno, demanda química de oxígeno y niveles de sólidos suspendidos a menudo requieren equipos de agua industrial como cribado, filtrado, clarificación, un recipiente para que el agua pase a través de un lecho biológico y, a veces, coagulación y floculación. 

Nyex ™ puede ser la mejor tecnología de agua para ubicarse aguas abajo de estos pasos para manejar los contaminantes orgánicos restantes difíciles de tratar. Sin embargo, el proceso también se ha implementado como un paso de pretratamiento eficaz para respaldar otras soluciones de agua, como un lecho biológico o un sistema de ósmosis inversa. Esto se debe a que Nyex ™ elimina los contaminantes químicos que podrían dañar estos procesos o hacer que el mantenimiento de la planta de tratamiento de agua sea más laborioso si los contaminantes ingresaran a estos sistemas y los ensuciaran.

Nyex™ no sólo puede tratar el efluente final, sino que también puede gestionar flujos secundarios individuales de agua de proceso problemática usada, haciendo que esta agua sea adecuada para el reciclaje de agua o permita el consentimiento de descarga como efluente comercial.

1. Ion exchange

Ion exchange is particularly useful in industrial water treatment as the process removes toxic heavy metals, certain pharmaceuticals, and is also used to soften water. Nyex ™
technology  has been deployed alongside ion exchange as part of a water treatment plant because the processes target different types of contamination, providing a more holistic tertiary treatment outcome.

Beneficio del intercambio iónico: eliminación eficaz de la sal 

Las plantas de tratamiento de agua de intercambio iónico son buenas para eliminar sales (cationes y aniones) para producir agua desmineralizada de aguas subterráneas, agua de alimentación de calderas, aguas residuales industriales o permeado de ósmosis inversa.

Benefit  of ion exchange: effective removal of metals 

Ion exchange is also effective at removing dissolved metals from the water, such as cadmium, zinc, lead, and nickel, which can be toxic.

Disadvantages of Ion Exchange as a Water Technology

El intercambio iónico tiene muchas ventajas, dependiendo de sus requisitos de tratamiento de aguas residuales, pero asegúrese de leer esta sección para tener claro la realidad del tratamiento de agua con intercambio iónico.

Tiempo de inactividad regular y frecuente

La principal desventaja del intercambio iónico es el hecho de que es necesario cerrar la planta con regularidad y frecuencia para realizar un retrolavado con salmuera para eliminar las sales, minerales y metales acumulados. Esto significa que enfrenta operaciones discontinuas o que necesita otra planta como reserva de servicio, lo que duplica su CapEx. 

Reemplazo de resinas

Los recipientes de intercambio iónico requieren inspección regular y descarga y carga de nuevas resinas de intercambio, que son disruptivas para las operaciones y significan costos operativos continuos..

Problema de resina compatible

Las nuevas resinas de intercambio deben ser específicas del fabricante, lo que dificulta el cambio de proveedor sin sustituir todo el sistema.

Crecimiento microbiano cuando no se usa

Cuando cierra una planta de tratamiento de agua de intercambio iónico, puede producirse un crecimiento microbiano que puede causar problemas de flujo y tratamiento cuando se reinicia el proceso. Esto agrega costos de capacitación, mano de obra y operativos.

2. Activated carbon

Activated carbon absorbs contaminants into the internal structure of the carbon, resulting in a clean stream of water. While the removal of contaminants is effective, the process must be stopped regularly and the carbon regenerated or replaced for the efficiency of the process to continue.

Wastewater treatment will no longer be possible once the carbon medium is “spent”. Once the carbon can no longer be regenerated for reuse, it must be sent for incineration or landfill, which has detrimental environmental consequences. Despite these problems, the process is often used in industrial water treatment. 

Carbon comes in different forms depending on the application of the treatment:

Powdered Activated Carbon (PAC), which is a fine powder that is sprayed into the treatment tank;

Granular Activated Carbon (GAC) that settles to the bottom of the treatment tank.

Beneficio del carbón activado: no se requiere dosificación de productos químicos

No se requiere dosificación química cuando se usa carbón activado y el medio en sí mismo a menudo se fabrica con materiales naturales, como madera o cáscara de coco.

Beneficio del carbón activado: Eliminación del olor a agua.

El carbón activado se usa a menudo para mejorar el sabor y el olor del agua potable, ya que elimina sustancias orgánicas como geosmina y MIB, que causan estos problemas en los suministros municipales de agua potable.

Desventajas del carbón activado como
tecnología del agua

Huella de carbono significativa

GAC y PAC pueden causar una huella de carbono significativa que es posible que su departamento de sostenibilidad no apruebe. Esto se debe a que la eficacia del carbono disminuye a medida que absorbe los contaminantes. Dependiendo de qué tan altos sean sus niveles de DQO, con frecuencia es necesario sacarlo de su tanque de tratamiento y transportarlo fuera del sitio para su regeneración o eliminación, lo cual es muy perjudicial para el medio ambiente.

Altos costos operativos

Los costos operativos pueden ser muy altos en aplicaciones donde la demanda química de oxígeno (DQO) o la carga de contaminantes es alta en el tratamiento de agua industrial. Esto se debe a que el carbón absorbe / filtra los contaminantes y requiere reemplazo una vez llenado, lo que resulta en un costo continuo regular. 

Operaciones discontinuas regulares

Durante el servicio de renovación de carbono, la planta no está operativa, por lo que debe hacer planes para desviar las aguas residuales a otra planta o lecho de carbono (doble CapEx) o debe aceptar operaciones discontinuas.

Riesgo de carbono ineficaz

Se requiere un mantenimiento cuidadoso del lecho de carbón para asegurar que el medio no se deje por mucho tiempo sin regeneración o reemplazo, ya que esto dará como resultado que el proceso se vuelva ineficaz y exista el riesgo de que los niveles de DQO o contaminantes específicos queden en el efluente y causen riesgos de contaminación. y multas ambientales.

Crecimiento de microorganismos

Un lecho de carbón activado proporciona las condiciones ideales para el crecimiento de microorganismos que pueden bloquear e inhibir el tratamiento. Sin embargo, esto no es un problema cuando se utiliza un proceso de oxidación avanzado, ya que los radicales hidroxilo (· OH) inhiben el crecimiento de microorganismos. 

Ineficaz contra los orgánicos no absorbentes

El carbón activado no funciona con los productos orgánicos no absorbentes.

3. Ozonation

Ozonation (ozone) is a powerful oxidizing agent and as a wastewater treatment it oxidizes all organic elements very effectively as long as the ozone is effectively mixed with the polluted wastewater. It is well proven and probably the most popular Advanced Oxidation Process (AOP), it is very expensive in terms of  CapEx  and  OpEx , as explained below. One of the main drawbacks of an ozone AOP is that it requires complex chemistry tailored to each specific pollutant.

Ozone is occasionally combined with hydrogen peroxide as an advanced oxidation process and can reduce chemical contaminants. Although wastewater can be managed on-site with ozone, hydrogen peroxide dosing can inhibit downstream treatment steps and make this water unsuitable for reuse. 

Beneficio del ozono: desinfectante eficaz

El tratamiento de agua con ozono es una opción desinfectante eficaz que logra niveles de desinfección más altos que el cloro dosificado o los rayos UV. Tampoco existe la posibilidad de que los microorganismos vuelvan a crecer.

Beneficio del ozono: Elimina contaminantes orgánicos e inorgánicos

El tratamiento de aguas residuales con ozono oxida los contaminantes orgánicos e inorgánicos tanto con ozono como con radicales hidroxilo cuando se dosifica con peróxido de hidrógeno.

Desventajas del ozono como tecnología del agua

Coste de capital muy alto

El sistema de ozono tiene un costo de capital extremadamente alto debido al alto riesgo asociado con los gases de ozono, los sistemas deben ser altamente automatizados y robustos. 

Costos operativos extremadamente altos

Los costes de funcionamiento de una planta de tratamiento de agua con ozono también son muy elevados. Suele consumir 10kWh por kg de ozono. Además, el oxígeno es caro de comprar. Si se opta por fabricar el propio ozono procesando el oxígeno del aire, sólo se obtiene un 4% del volumen como ozono, por lo que no es eficiente. Además, el ozono tiene una vida media de 12 minutos, por lo que la planta debe utilizar el ozono antes de que transcurran 5 minutos desde que se produce para lograr algún tipo de eficiencia.

Difícil de conseguir un tratamiento uniforme

El mayor reto de su planta de ozono es conseguir que el ozono penetre en el agua de manera uniforme y con burbujas lo suficientemente pequeñas como para maximizar el periodo de tratamiento. Por lo general, los difusores se bloquean por los contaminantes, lo que provoca que grandes áreas del tanque de tratamiento queden sin tartar. 

Química compleja

One of the main drawbacks with an ozone AOP is that it requires complex chemistry tailored to each specific contaminant.

Torres de ozonización ineficientes

Las torres de ozonización tienen una eficiencia de transferencia del 50-70%, por lo que casi siempre se necesita otra planta de tratamiento de agua aguas abajo de la planta de ozono.

El ozono es extremadamente peligroso

Un sistema de ozono contiene concentraciones mortales de ozono, lo que significa que son esenciales los detectores y los procedimientos de seguridad cuidadosos. Esto requiere tiempo para supervisar el sistema, planificar los accidentes, formar al personal de las instalaciones y sufragar los seguros correspondientes. El tratamiento con ozono también depende del uso de oxígeno líquido, que es altamente inflamable y debe cumplir los requisitos de seguridad contra incendios de las instalaciones.

Subproductos nocivos

Durante el tratamiento, el ozono puede producir subproductos nocivos como el bromato, que como carcinógeno suele ser más nocivo que el contaminante original.

La calidad del agua de entrada es importante

Los procesos tradicionales de oxidación avanzada (AOP) como el ozono + peróxido de hidrógeno (O3 / H2O2) se basan en la generación de radicales hidroxilo a partir del H2O2, que actúa como agente oxidante del proceso. Esto tiene limitaciones, incluido el hecho de que los radicales hidroxilo creados no son selectivos, lo que significa que se pueden usar cuando ‘eliminan’ otros parámetros de calidad del agua como la materia orgánica, la turbidez, la alcalinidad y el nitrito. Esto reduce la efectividad del sistema durante la oxidación de contaminantes y significa que el agua de entrada debe ser de una calidad muy específica para que el proceso sea efectivo.

4. Filtration

Filtration is a necessary step in most industrial water treatment applications. Different filter sizes remove particulates and certain contaminants. But the problem is that filtering out the contaminants only shifts the problem: you still have to deal with the more concentrated filtered toxic sludge.

Nyex ™ technologies   can be used in combination with different types of filters, depending on the quality of the influent water to provide a complete wastewater treatment solution.

Beneficio de la filtración: elimina las partículas suspendidas

La filtración de agua es buena para eliminar las partículas suspendidas en el efluente y pretratar el agua para su posterior tratamiento mediante un proceso de desinfección o AOP. Los contaminantes son capturados por los filtros que, de otro modo, podrían inhibir los pasos de tratamiento que se encuentran aguas abajo.

Beneficio de la filtración: los filtros son simples y económicos 

Los filtros son muy sencillos de usar y rentables, ya que las opciones naturales como la arena o la grava son muy baratas.

Desventajas de la filtración como tecnología del agua

No es 100% efectiva

No todos los contaminantes o bacterias son capturados por un proceso de filtrado. Las partículas más pequeñas atraviesan la membrana, lo que requiere un proceso de tratamiento de agua adicional.

Tiempo de inactividad para reparar filtros obstruidos

Si los filtros de una planta de tratamiento de efluentes no reciben el mantenimiento suficiente, se obstruirán y se volverán ineficaces para la eliminación de partículas en suspensión. Los períodos de mantenimiento deben considerarse cuidadosamente en función de los niveles fluctuantes de contaminantes en las aguas residuales que pasan. El mantenimiento a veces puede interrumpir el tratamiento y requerir capacitación del personal. 

5. Fenton’s

Fentons (reactivo de Fenton) es una técnica probada que se basa en dosificar las aguas residuales con una mezcla de productos químicos para el tratamiento del agua, como el peróxido de hidrógeno, que actúan como agentes oxidantes para oxidar los contaminantes de las aguas residuales industriales. Fentons implica la dosificación de productos químicos para el tratamiento de aguas residuales que destruyen los contaminantes dañinos y pueden reducir el costo de los servicios comerciales de efluentes.

El uso de Fentons para el tratamiento de aguas residuales suele ser un último recurso, ya que el proceso produce un lodo tóxico que requiere un tratamiento especializado o incineración, lo que conlleva graves consecuencias medioambientales. 

Nyex ™ systems   have been implemented as an alternative to using chemicals for wastewater treatment. The process uses the application of electricity to enable electrochemical oxidation and no chemical dosing is required. This means there is no secondary waste or sludge to manage, making the process much more environmentally friendly and less maintenance.

Beneficio de Fenton: hace frente a una alta DQO 

El proceso Fenton puede hacer frente a niveles más altos de demanda química de oxígeno (DQO). De hecho, cuanto mayor sea la DQO, más eficaz será el tratamiento, pero, por supuesto, se necesitan más productos químicos para que aumenten los costes operativos.

Fenton benefit: Simplicity

Fenton process operates at room temperature and atmospheric pressure.

Desventajas de la tecnología del agua Fentons

Alto costo de los productos químicos

El costo continuo de los productos químicos para el tratamiento del agua para ejecutar el proceso Fentons es alto. Además, a medida que los gobiernos toman medidas drásticas contra los procesos de tratamiento de aguas residuales que producen subproductos como lodos, el costo recurrente de eliminar y eliminar los lodos también está aumentando.

Alto costo de la gestión de lodos tóxicos

La formación de lodos tóxicos del proceso Fentons debe someterse a un tratamiento especializado por parte de un tercero, que a menudo requiere incineración o vertedero. Esto tiene implicaciones ambientales negativas que pueden dañar la reputación de una empresa y obstaculizar las estrategias ambientales.

6.UV AOP

UV AOP (Advanced Ultraviolet Oxidation Process / UV Oxidation) is a water treatment solution that combines the disinfecting qualities of ultraviolet light with the addition of an oxidizing agent, such as hydrogen peroxide. It works because the  hydroxyl radicals  produced by the H2O2 act as an oxidizing agent for the process.

UV oxidation can be inhibited by the turbidity (color) of the water and therefore be ineffective against certain industrial effluents. 

Nyex  ™ provides a proven solution against cloudy water. The oxidation element of the process breaks the color bonds of the compound and results in a stream of clear water.

Beneficio de UV AOP: Sin lodos 

La AOP UV puede mineralizar los orgánicos en compuestos orgánicos estables como el H₂O y el CO₂ y no produce residuos secundarios como los lodos.

Beneficio UV AOP: tratamiento rápido 

UV AOP es un proceso de tratamiento de aguas residuales industriales que requiere tiempos de retención bajos en comparación con las tecnologías convencionales debido a las velocidades de reacción rápidas y los altos potenciales de oxidación de los oxidantes.

Desventajas de la oxidación UV  como tecnología del agua

Operación especializada debido a una química complicada

Dependiendo de los contaminantes que necesiten tratamiento, la química del sistema puede ser complicada. Esto requiere una formación especializada y un mantenimiento continuo, lo que aumenta los costes del tratamiento.

Inadecuado para la reutilización del agua

La dosificación de peróxido de hidrógeno puede presentar impactos negativos en etapas posteriores del tratamiento y hacer que el agua tratada no sea apta para ser reutilizada.

La eficacia depende de distribuir uniformemente la dosis de H2O2

La eficacia de este tratamiento de agua depende de qué tan bien se mezcle el H2O2. Debe distribuirse uniformemente en el tanque de tratamiento para que tenga la oportunidad de reaccionar con todos los contaminantes.

Se requiere manipulación de productos químicos peligrosos

El peróxido de hidrógeno es un oxidante peligroso de almacenar.

Lograr niveles bajos de reducción de contaminantes es costoso

Una vez que se ha reducido el nivel de contaminación, la naturaleza aleatoria de los radicales hidroxilo inhibe la capacidad de este proceso para tratar más la contaminación. Esto se debe a que a medida que se reduce la concentración de contaminantes, es posible que los radicales hidroxilo de vida corta no “choquen” con un compuesto contaminante antes de que desaparezcan.

7. Reverse osmosis

Reverse osmosis uses pressure to force water through a partially permeable membrane to  “filter out” contaminants. Unfortunately, contaminants are not destroyed during reverse osmosis filtration, rather concentrated contaminants that do not pass through the membrane are directed as a “reject” stream. This reject always requires additional specialized treatment or is transported off-site for incineration, which is detrimental to the environment.

The bottom line is that reverse osmosis works great, but the filters get clogged, causing a lot of downtime. It is high  CapEx  and high  OpEx  in terms of costs, more details below. 

Beneficio de la ósmosis inversa: sin dosificación de productos químicos

El tratamiento de agua por ósmosis inversa tiene la capacidad de eliminar muchos contaminantes de las aguas residuales sin la adición de productos químicos.

Beneficio de la ósmosis inversa: bueno para procesar agua de mar 

Una de las aplicaciones más importantes para la filtración de ósmosis inversa es la separación de agua de mar o agua salobre y sal para producir agua potable segura.

Desventajas de la ósmosis inversa como tecnología del agua

Alto CapEx y OpEx

Los sistemas de ósmosis inversa (OI) suponen un alto coste de inversión y de explotación. Bombean el agua a muy alta presión a través de los filtros, que están hechos de un material similar a las pieles de los bidones.

Alto mantenimiento

Los sistemas de ósmosis inversa en general son de muy alto mantenimiento. El agua debe tratarse previamente para proteger los filtros de obstrucciones. A pesar de los intentos de proteger los filtros, la realidad es que se obstruyen y, cuando lo hacen, son costosos de reparar o reemplazar.

Biofouling de membranas

Aunque la ósmosis inversa trata el agua sin dosificación química, se utilizan biocidas para limpiar los filtros y evitar que las bacterias queden atrapadas en las membranas (bioincrustaciones).

Ambientalmente hostil

La corriente de rechazo de un sistema de ósmosis inversa contiene el doble de sal que el agua de mar, que a menudo se desecha en el océano, con impactos incalculables en el ecosistema.

8. Coagulation and Flocculation

Coagulation and flocculation are used to treat effluents; the addition of a coagulant causes the formation of a “floc” that traps contaminants and suspended solids. They  can  then be removed  from the  water by separation .   

Coagulation and flocculation are commonly used as secondary wastewater treatment methods and work very well as a pretreatment stage with  Nyex  ™ systems.

Beneficio de coagulación y floculación: reduce el tiempo de asentamiento

La coagulación y la floculación reducen el tiempo necesario para asentar los sólidos suspendidos al permitir que se agrupen en un flóculo para una fácil eliminación.

Beneficio de coagulación y floculación: elimina algunas bacterias y virus 

La coagulación es un método eficaz para eliminar algunas (no todas) las bacterias, los virus y las partículas pequeñas que, de otro modo, serían difíciles de eliminar.

Desventajas de la coagulación y la floculación como tecnología del agua

Lodos costosos con los que lidiar

El flóculo se forma en un lodo que luego requiere un tratamiento especializado por parte de un tercero, que implica incineración o vertedero, ambos dañinos para el medio ambiente.

Se necesita formación en COSHH para la dosificación de productos químicos

La coagulación y la floculación en el tratamiento de las aguas residuales implican la dosificación de productos químicos, lo que conlleva costes continuos de compra de productos químicos para el tratamiento del agua, formación y evaluaciones de salud y seguridad.

Necesita una calidad de agua de entrada constante

El proceso requiere una dosificación química precisa y un control cuidadoso para que siga siendo eficaz. Este puede ser un método de tratamiento de aguas residuales inadecuado si la calidad del agua de entrada varía con frecuencia. Factores como el tipo de producto químico, la cantidad de mezcla y el nivel de pH deberán modificarse y, a menudo, requerirán una ‘prueba de frasco’ de escritorio para verificar el rendimiento.

9. Disinfection

Water disinfection is necessary to kill pathogenic microorganisms and stop their reproduction. This is particularly important in drinking water applications, as certain microorganisms can cause serious illness in humans and animals.

Water disinfection can be divided into two types: chemical and physical.

Beneficio de desinfección: proceso simple

La desinfección del agua evita la propagación de infecciones transmitidas por el agua al eliminar patógenos como bacterias, virus y parásitos. Aunque el control de la dosificación de productos químicos lleva tiempo y un control continuo y cuidadoso, es un método ampliamente adoptado para la desinfección residual y relativamente sencillo de realizar.

Chemical disinfection benefit: Controllable

Monitoring chemical dosing takes time and careful ongoing monitoring, but it is possible to get a very accurate picture of the water quality. This suits public health requirements and is one reason why this method is widely used.

Desventajas de la desinfección como tecnología del agua

Se requiere un seguimiento continuo

Si las bacterias no se eliminan por completo, pueden permanecer activas y volver a contaminar el agua después de un tiempo. Esto significa que a menudo se requiere un segundo paso de desinfección, como la dosificación de cloro, después de una desinfección física para que las bacterias no vuelvan a crecer en el agua a medida que se distribuye por una red de suministro de agua.

La dosificación de productos químicos puede afectar el sabor del agua

Cuando se adopta un paso de desinfección química, esto a veces puede dejar un sabor y olor residual en el agua, causando problemas a los consumidores. 

10. Biological wastewater treatment

Biological wastewater treatment is a secondary effluent treatment step that removes contaminants that remain after primary wastewater treatment. A biological process relies on microorganisms to naturally break down organic waste in water. Biological processes are divided into two types: aerobic and anaerobic.

An example of aerobic treatment is an activated sludge process that doses oxygen to help bacteria break down organics. This process is often used in a municipal wastewater treatment plant (WWTP) and in manufacturing facilities such as food and beverage or pulp and paper plants.

An example of anaerobic treatment is a lagoon or septic tank.

Beneficio biológico: el subproducto proporciona una fuente de energía.

El tratamiento biológico anaeróbico de aguas residuales es un proceso sin oxígeno que también produce biogás. Esto significa que el operador puede usar el gas como combustible o para calentar, como cocinar.

Beneficio biológico: económico 

En general, el tratamiento biológico es un proceso bastante económico de ejecutar.

Desventajas de la tecnología biológica como agua

Proceso lento con gran huella

El tratamiento biológico de aguas residuales es un proceso lento y, a menudo, tiene una gran huella, en particular la digestión anaeróbica.

Requiere aireación – alta energía

El tratamiento aeróbico requiere aireación que puede consumir altos niveles de energía para funcionar. Este proceso también produce biosólidos / lodos que requieren una eliminación especializada, que a menudo implica incineración y vertedero, lo que tiene impactos ambientales negativos.

Produce lodos: caro y perjudicial para el medio ambiente

Aunque el tratamiento biológico puede eliminar una variedad de contaminantes orgánicos, los residuos de algunos productos químicos y farmacéuticos permanecen en el efluente después del tratamiento. El agua de entrada a un proceso biológico también debe ser monitoreada cuidadosamente ya que hay algunos contaminantes orgánicos que pueden dañar los sistemas biológicos, haciéndolos ineficaces. 

No elimina las API ni los productos químicos peligrosos

Although biological treatment can remove a range of organic contaminants, residues of some chemicals and pharmaceuticals remain in effluent following treatment.

Algunos productos químicos matarán a los insectos

The inlet water to a biological process must also be carefully monitored as there are some organic contaminants which can damage biological systems, making them ineffective. This is where we can help, removing chemicals like phenol to protect bugs.