創(chuàng)新科技-一諾環(huán)境新型高難廢水處理UED設備燃爆北京水展
第十三屆北京國際水處理展覽會(簡稱：北京水展)于10月9日盛大開幕，本次展會匯聚了600多家參展企業(yè)和超過1.5萬件展品，吸引了超過2萬多名專業(yè)觀眾。遼寧一諾環(huán)境產業(yè)集團有限公司攜公司最新科技成果-UED智能一體化設備亮相本次水展，引來眾多企業(yè)客戶及環(huán)保同行的關注。
展會期間，集團總工程師劉金泉在“2024中國煤化工水處理技術創(chuàng)新發(fā)展論壇”中發(fā)表演講，演講題目為《UED電催化氧化技術在“三高”工業(yè)廢水處理中的研究與工程應用》，為高難廢水處理提供解決方案。
借此次北京水展之機，本文采取專業(yè)問答的形式，帶您深入了解UED設備，為您揭開其神秘面紗。
Q：什么是UED智能一體化設備？
A：UED智能一體化設備是一類融合了高性能材料、工藝集成、智能電控、智慧云平臺四位一體的高新技術產品，其本質上屬于高級氧化技術的一種，也是電化學應用領域的一個分支，它采用FCD電極(功能導電金剛石)為陽極，在接通低壓電情況下，可瞬間產生大量強氧化性物質如羥基自由基(OH·)等，將復雜的有機分子快速分解并最終轉化為無害的二氧化碳和水，其反應速率較常規(guī)高級氧化技術提高3-5倍，且對有機分子的分解更為徹底，是去除各類“三高”廢水(高含鹽、高生物毒性、高濃度)的理想工藝選擇。
Q：UED這個名稱有什么含義？
A：UED是英文Ultimate Electrocatalytic Decomposer的首字母縮寫，意為一種終極的用于分解有機污染物的電催化氧化技術，我們認為該技術是目前已知的最先進和最清潔的廢水處理技術，故此得名。
Q：電化學氧化技術在國內已經有大量的研究，UED與傳統(tǒng)電化學氧化技術相比，主要創(chuàng)新點有哪些？
A：長期以來，我國眾多的水處理從業(yè)人員和學者對電化學氧化技術進行了大量的研究，研究的焦點無一例外都集中于電極材料的開發(fā)，研究方向基本是圍繞“兩個時間、兩個成本”來開展：兩個時間，一是如何縮短反應時間，即提高電極的催化氧化能力和其對污染物的降解能力；二是如何延長使用時間，即提高電極的穩(wěn)定性和對極端條件的適應能力，保證其使用壽命。兩個成本，一是如何降低電極的制造成本；二是如何節(jié)約電催化氧化技術的處理成本。
基于此，一諾環(huán)境研發(fā)團隊經過數年努力，突破了金剛石電極材料合成的核心“卡脖子”科技，打破了美國、日本、德國等發(fā)達國家的技術壟斷，掌握了FCD薄膜界面生長控制機制，自主研發(fā)出高性能薄膜級FCD多晶體生長系統(tǒng)裝備，開發(fā)出具有極強催化氧化能力和超強穩(wěn)定性能的FCD電極，實現了長期以來困擾人們的時間與成本的相互協(xié)調與統(tǒng)一。
Q：什么是FCD電極？
A： FCD的全稱是Functional Conductive Diamond，即功能導電金剛石，它是在傳統(tǒng)摻硼金剛石材質的基礎上，通過加入復合石墨烯等材料，使得其導電性和穩(wěn)定性能得到極大的提升，是目前電催化氧化工藝中理想的電極選擇。
Q：與常規(guī)的高級氧化技術如臭氧、芬頓、濕式氧化等相比，UED設備的有哪些技術優(yōu)勢？
A：與常規(guī)高級氧化技術相比，UED設備的優(yōu)勢體現在三個方面：一是氧化能力超強，可以在極短時間內通過催化作用產生大量的強氧化劑如羥基自由基，理論上可與所有類型的有機物發(fā)生快速反應，且反應較為徹底；二是清潔，整個過程只需用電，無藥劑消耗，無污泥等二次污染產生；三是反應條件溫和，常溫常壓下反應，反應過程安全、可靠。
Q：UED設備可以去除哪些類型的污染物？
A：由于UED技術的反應機理以電催化氧化為主，因此理論上可以去除所有具有還原性的物質，包括COD、BOD、氨氮、氰化物、色度等，同時對多種新污染指標如持久性有機污染物(POPs)、內分泌干擾物(EDCs)及抗生素等都有較好的去除能力。
Q：UED設備的反應機理是什么？
A：UED電催化氧化技術降解有機物的途徑包括直接氧化和間接氧化。直接氧化是通過有機污染物吸附在陽極表面以電子轉移形式實現有機物的氧化去除，有機物可直接轉變成CO2和H2O；間接氧化是通過在陽極表面間接產生自由基等活性中間產物或高氧化性的高價態(tài)金屬氧化物來實現有機污染物的氧化
去除。
圖1 機理示意圖
降解污染物方式：
(1) 直接氧化：污染物在電極表面直接被氧化。
(2) 間接氧化：通過電化學反應生成具有強氧化性的中間產物，來間接氧化降解污染物。
Q：UED設備適用于哪些行業(yè)的廢水處理？
A：我們對各種行業(yè)的生產廢水進行了長期、系統(tǒng)的研究，發(fā)現UED設備可以處理廢水的范圍非常廣泛，包括各類工業(yè)企業(yè)廢水如醫(yī)藥、農藥、精細化工、煤化工、有色金屬、鋼鐵、焦化、新能源(如鋰電)、新材料、印染、食品、白酒、機加工、危廢處置中心及垃圾滲濾液、工業(yè)園區(qū)達標處理與廢水應急處理等，但考慮到適用性和經濟性，建議在一些高鹽分、高濃度、高生物毒性廢水處理中應用，更能體現出其技術優(yōu)越性和不可替代性。
Q：UED設備可應用于廢水處理流程中的哪些環(huán)節(jié)？
A：UED設備因其強大的催化氧化能力，可實現與現有工藝流程的無縫銜接，基主要應用包括以下三個環(huán)節(jié)：一是用于源頭處理，針對一些企業(yè)在生產過程中產生的少量超高濃度廢水，如果與其他廢水混合處理，勢必將增大綜合廢水的處理難度，此時可以采用UED設備對其進行源頭處理；二是進行生化前的預處理，針對部分含有高生物毒性物質的廢水，可采用UED設備對其進行預處理，降解廢水中的生物毒性成分，提高廢水的可生化性，使其能夠滿足生化處理的需求；三是作為出水達標排放的保障措施，針對部分工業(yè)企業(yè)或工業(yè)園區(qū)，雖然經過一系列處理流程之后出水仍不達標的情況，可采用UED設備對其進行處理，將COD在數分鐘時間內從200-500mg/L快速降低至30-60mg/L，實現穩(wěn)定達標。此外，UED設備還可應用于納濾或反滲透膜濃縮液的處理，或在廢水進入蒸發(fā)器前去除TOC以提高結晶鹽的品質等。
Q：UED設備有實際應用的工程案例嗎？
A：我們目前在醫(yī)藥廢水、農藥廢水、垃圾滲濾液、新材料生產廢水、白酒廢水、危廢處置中心等行業(yè)擁有數項工程案例，工程規(guī)模一般在5-100m3/d之間。
Q：UED設備的合作模式有哪些？
A：目前，我們針對UED設備采取兩種合作模式：一是采取EPC或設備銷售的模式，為客戶提供項目建設或系統(tǒng)設備集成；二是提供以UED設備為處理主體的一站式運維服務，即全套設備由我司投資、建設及運行管理，客戶僅需提供必要的水、電、場地等基礎條件，按實際處理效果及處理水量進行計費，以月度或季度為節(jié)點定期結算。該模式既解決了客戶初期投資高、資金壓力大的問題，同時充分發(fā)揮出UED智能一體化設備處理“三高”廢水的卓越性能，而且，我們還鄭重承諾“處理不合格不收費”，使客戶的合法權益得到充分保護，一舉多得，是徹底解決客戶廢水處理難題的理想選擇。
Q：總結一下UED設備有哪些優(yōu)勢？
A：UED設備的主要優(yōu)勢包括以下幾點：
(1) 廣譜
普遍適用于各行業(yè)高難度廢水處理，且能耐受極端的原水條件(如高鹽、高生物毒性、高濃度)。
(2) 高效
超強的催化氧化分解能力，極短時間內實現有機分子的破環(huán)、斷鏈反應。
(3) 靈活
源頭處理、預處理、達標保障，可與常規(guī)工藝無縫銜接。
(4) 清潔
只需用電，無二次污染，常溫常壓運行。
(5) 便捷
標準模塊裝備，無需土建及其他構筑物，生產、安裝、維護極度便捷。
Q：UED設備目前在推廣與應用中的最大問題是什么？是如何解決的？
A：目前，我們在推廣UED設備的過程中，發(fā)現它對于絕大多數“三高”廢水均具有卓越的處理效果，基本都可滿足用戶的處理需求。最大的問題在于其設備投資與運行成本相較傳統(tǒng)工藝，仍顯得有些高，這也在很大程度上限制了該設備的推廣應用。
針對這一問題，我們一方面在不斷優(yōu)化電極的生產工藝，以期降低電極成本；另一方面也在嘗試將UED設備與其他工藝進行有機組合，充分發(fā)揮低成本技術的最大潛能，把最難處理的部分留給UED來處理，降低整體處理成本。相信隨著項目數量的增加和在行業(yè)內應用的普及，我們的材料成本、加工成本等都會有一定幅度的下降，設備整體的投資也會逐步降低。
Q：展望一下UED設備在水處理行業(yè)的應用前景
A：任何一項技術在行業(yè)內推廣應用，一個最重要的前提是要找到其準確定位與價值提供。從這個角度來講，UED設備從研發(fā)之初就致力于“三高”廢水的處理，并能在很多實際的應用場景解決當前其他技術解決不了的難題，因此可以說具備了在行業(yè)應用與發(fā)展的必要條件。技術層面的問題解決了，剩下的就是如何降低投資與運行成本的問題，這中間一定是需要一個過程，這個過程或長或短，但從長遠看，UED設備在高難度廢水處理方面無疑具有極為廣闊的應用前景。
