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第十三屆北京國際水處理展覽會(huì )(簡(jiǎn)稱(chēng)：北京水展)于10月9日盛大開(kāi)幕，本次展會(huì )匯聚了600多家參展企業(yè)和超過(guò)1.5萬(wàn)件展品，吸引了超過(guò)2萬(wàn)多名專(zhuān)業(yè)觀(guān)眾。遼寧一諾環(huán)境產(chǎn)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(lái)眾多企業(yè)客戶(hù)及環(huán)保同行的關(guān)注。

展會(huì )期間，集團總工程師劉金泉在“2024中國煤化工水處理技術(shù)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(shù)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(zhuān)業(yè)問(wèn)答的形式，帶您深入了解UED設備，為您揭開(kāi)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(lèi)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(shù)產(chǎn)品，其本質(zhì)上屬于高級氧化技術(shù)的一種，也是電化學(xué)應用領(lǐng)域的一個(gè)分支，它采用FCD電極(功能導電金剛石)為陽(yáng)極，在接通低壓電情況下，可瞬間產(chǎn)生大量強氧化性物質(zhì)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(wú)害的二氧化碳和水，其反應速率較常規高級氧化技術(shù)提高3-5倍，且對有機分子的分解更為徹底，是去除各類(lèi)“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(gè)名稱(chēng)有什么含義？

A：UED是英文Ultimate Electrocatalytic Decomposer的首字母縮寫(xiě)，意為一種終極的用于分解有機污染物的電催化氧化技術(shù)，我們認為該技術(shù)是目前已知的最先進(jìn)和最清潔的廢水處理技術(shù)，故此得名。

Q：電化學(xué)氧化技術(shù)在國內已經(jīng)有大量的研究，UED與傳統電化學(xué)氧化技術(shù)相比，主要創(chuàng )新點(diǎn)有哪些？

A：長(cháng)期以來(lái)，我國眾多的水處理從業(yè)人員和學(xué)者對電化學(xué)氧化技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，研究的焦點(diǎn)無(wú)一例外都集中于電極材料的開(kāi)發(fā)，研究方向基本是圍繞“兩個(gè)時(shí)間、兩個(gè)成本”來(lái)開(kāi)展：兩個(gè)時(shí)間，一是如何縮短反應時(shí)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(cháng)使用時(shí)間，即提高電極的穩定性和對極端條件的適應能力，保證其使用壽命。兩個(gè)成本，一是如何降低電極的制造成本；二是如何節約電催化氧化技術(shù)的處理成本。

基于此，一諾環(huán)境研發(fā)團隊經(jīng)過(guò)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(shù)壟斷，掌握了FCD薄膜界面生長(cháng)控制機制，自主研發(fā)出高性能薄膜級FCD多晶體生長(cháng)系統裝備，開(kāi)發(fā)出具有極強催化氧化能力和超強穩定性能的FCD電極，實(shí)現了長(cháng)期以來(lái)困擾人們的時(shí)間與成本的相互協(xié)調與統一。

Q：什么是FCD電極？

A： FCD的全稱(chēng)是Functional Conductive Diamond，即功能導電金剛石，它是在傳統摻硼金剛石材質(zhì)的基礎上，通過(guò)加入復合石墨烯等材料，使得其導電性和穩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：與常規的高級氧化技術(shù)如臭氧、芬頓、濕式氧化等相比，UED設備的有哪些技術(shù)優(yōu)勢？

A：與常規高級氧化技術(shù)相比，UED設備的優(yōu)勢體現在三個(gè)方面：一是氧化能力超強，可以在極短時(shí)間內通過(guò)催化作用產(chǎn)生大量的強氧化劑如羥基自由基，理論上可與所有類(lèi)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(gè)過(guò)程只需用電，無(wú)藥劑消耗，無(wú)污泥等二次污染產(chǎn)生；三是反應條件溫和，常溫常壓下反應，反應過(guò)程安全、可靠。

Q：UED設備可以去除哪些類(lèi)型的污染物？

A：由于UED技術(shù)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(zhì)，包括COD、BOD、氨氮、氰化物、色度等，同時(shí)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(shù)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(guò)有機污染物吸附在陽(yáng)極表面以電子轉移形式實(shí)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(guò)在陽(yáng)極表面間接產(chǎn)生自由基等活性中間產(chǎn)物或高氧化性的高價(jià)態(tài)金屬氧化物來(lái)實(shí)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(guò)電化學(xué)反應生成具有強氧化性的中間產(chǎn)物，來(lái)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(chǎn)廢水進(jìn)行了長(cháng)期、系統的研究，發(fā)現UED設備可以處理廢水的范圍非常廣泛，包括各類(lèi)工業(yè)企業(yè)廢水如醫藥、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)園區達標處理與廢水應急處理等，但考慮到適用性和經(jīng)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(shù)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？

A：UED設備因其強大的催化氧化能力，可實(shí)現與現有工藝流程的無(wú)縫銜接，基主要應用包括以下三個(gè)環(huán)節：一是用于源頭處理，針對一些企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)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(shí)可以采用UED設備對其進(jìn)行源頭處理；二是進(jìn)行生化前的預處理，針對部分含有高生物毒性物質(zhì)的廢水，可采用UED設備對其進(jìn)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(mǎn)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，雖然經(jīng)過(guò)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(jìn)行處理，將COD在數分鐘時(shí)間內從200-500mg/L快速降低至30-60mg/L，實(shí)現穩定達標。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(jìn)入蒸發(fā)器前去除TOC以提高結晶鹽的品質(zhì)等。

Q：UED設備有實(shí)際應用的工程案例嗎？

A：我們目前在醫藥廢水、農藥廢水、垃圾滲濾液、新材料生產(chǎn)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(xiāo)售的模式，為客戶(hù)提供項目建設或系統設備集成；二是提供以UED設備為處理主體的一站式運維服務(wù)，即全套設備由我司投資、建設及運行管理，客戶(hù)僅需提供必要的水、電、場(chǎng)地等基礎條件，按實(shí)際處理效果及處理水量進(jìn)行計費，以月度或季度為節點(diǎn)定期結算。該模式既解決了客戶(hù)初期投資高、資金壓力大的問(wèn)題，同時(shí)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(hù)的合法權益得到充分保護，一舉多得，是徹底解決客戶(hù)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(diǎn)：

(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(shí)間內實(shí)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，可與常規工藝無(wú)縫銜接。

(4) 清潔

只需用電，無(wú)二次污染，常溫常壓運行。

(5) 便捷

標準模塊裝備，無(wú)需土建及其他構筑物，生產(chǎn)、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(wèn)題是什么？是如何解決的？

A：目前，我們在推廣UED設備的過(guò)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(mǎn)足用戶(hù)的處理需求。最大的問(wèn)題在于其設備投資與運行成本相較傳統工藝，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(wèn)題，我們一方面在不斷優(yōu)化電極的生產(chǎn)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(jìn)行有機組合，充分發(fā)揮低成本技術(shù)的最大潛能，把最難處理的部分留給UED來(lái)處理，降低整體處理成本。相信隨著(zhù)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(huì )有一定幅度的下降，設備整體的投資也會(huì )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(shù)在行業(yè)內推廣應用，一個(gè)最重要的前提是要找到其準確定位與價(jià)值提供。從這個(gè)角度來(lái)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(shí)際的應用場(chǎng)景解決當前其他技術(shù)解決不了的難題，因此可以說(shuō)具備了在行業(yè)應用與發(fā)展的必要條件。技術(shù)層面的問(wèn)題解決了，剩下的就是如何降低投資與運行成本的問(wèn)題，這中間一定是需要一個(gè)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程或長(cháng)或短，但從長(cháng)遠看，UED設備在高難度廢水處理方面無(wú)疑具有極為廣闊的應用前景。