第十三届北京国际水处理展览会(简称：北京水展)于10月9日盛大开幕，本次展会汇聚了600多家参展企业和超过1.5万件展品，吸引了超过2万多名专业观众。辽宁一诺环境产业集团有限公司携公司最新科技成果-UED智能一体化设备亮相本次水展，引来众多企业客户及环保同行的关注。
展会期间，集团总工程师刘金泉在“2024中国煤化工水处理技术创新发展论坛”中发表演讲，演讲题目为《UED电催化氧化技术在“三高”工业废水处理中的研究与工程应用》，为高难废水处理提供解决方案。
借此次北京水展之机，本文采取专业问答的形式，带您深入了解UED设备，为您揭开其神秘面纱。
Q：什么是UED智能一体化设备？
A：UED智能一体化设备是一类融合了高性能材料、工艺集成、智能电控、智慧云平台四位一体的高新技术产品，其本质上属于高级氧化技术的一种，也是电化学应用领域的一个分支，它采用FCD电极(功能导电金刚石)为阳极，在接通低压电情况下，可瞬间产生大量强氧化性物质如羟基自由基(OH·)等，将复杂的有机分子快速分解并最终转化为无害的二氧化碳和水，其反应速率较常规高级氧化技术提高3-5倍，且对有机分子的分解更为彻底，是去除各类“三高”废水(高含盐、高生物毒性、高浓度)的理想工艺选择。
Q：UED这个名称有什么含义？
A：UED是英文Ultimate Electrocatalytic Decomposer的首字母缩写，意为一种终极的用于分解有机污染物的电催化氧化技术，我们认为该技术是目前已知的最先进和最清洁的废水处理技术，故此得名。
Q：电化学氧化技术在国内已经有大量的研究，UED与传统电化学氧化技术相比，主要创新点有哪些？
A：长期以来，我国众多的水处理从业人员和学者对电化学氧化技术进行了大量的研究，研究的焦点无一例外都集中于电极材料的开发，研究方向基本是围绕“两个时间、两个成本”来开展：两个时间，一是如何缩短反应时间，即提高电极的催化氧化能力和其对污染物的降解能力；二是如何延长使用时间，即提高电极的稳定性和对极端条件的适应能力，保证其使用寿命。两个成本，一是如何降低电极的制造成本；二是如何节约电催化氧化技术的处理成本。
基于此，一诺环境研发团队经过数年努力，突破了金刚石电极材料合成的核心“卡脖子”科技，打破了美国、日本、德国等发达国家的技术垄断，掌握了FCD薄膜界面生长控制机制，自主研发出高性能薄膜级FCD多晶体生长系统装备，开发出具有极强催化氧化能力和超强稳定性能的FCD电极，实现了长期以来困扰人们的时间与成本的相互协调与统一。
Q：什么是FCD电极？
A： FCD的全称是Functional Conductive Diamond，即功能导电金刚石，它是在传统掺硼金刚石材质的基础上，通过加入复合石墨烯等材料，使得其导电性和稳定性能得到极大的提升，是目前电催化氧化工艺中理想的电极选择。
Q：与常规的高级氧化技术如臭氧、芬顿、湿式氧化等相比，UED设备的有哪些技术优势？
A：与常规高级氧化技术相比，UED设备的优势体现在三个方面：一是氧化能力超强，可以在极短时间内通过催化作用产生大量的强氧化剂如羟基自由基，理论上可与所有类型的有机物发生快速反应，且反应较为彻底；二是清洁，整个过程只需用电，无药剂消耗，无污泥等二次污染产生；三是反应条件温和，常温常压下反应，反应过程安全、可靠。
Q：UED设备可以去除哪些类型的污染物？
A：由于UED技术的反应机理以电催化氧化为主，因此理论上可以去除所有具有还原性的物质，包括COD、BOD、氨氮、氰化物、色度等，同时对多种新污染指标如持久性有机污染物(POPs)、内分泌干扰物(EDCs)及抗生素等都有较好的去除能力。
Q：UED设备的反应机理是什么？
A：UED电催化氧化技术降解有机物的途径包括直接氧化和间接氧化。直接氧化是通过有机污染物吸附在阳极表面以电子转移形式实现有机物的氧化去除，有机物可直接转变成CO2和H2O；间接氧化是通过在阳极表面间接产生自由基等活性中间产物或高氧化性的高价态金属氧化物来实现有机污染物的氧化
去除。
图1 机理示意图
降解污染物方式：
(1) 直接氧化：污染物在电极表面直接被氧化。
(2) 间接氧化：通过电化学反应生成具有强氧化性的中间产物，来间接氧化降解污染物。
Q：UED设备适用于哪些行业的废水处理？
A：我们对各种行业的生产废水进行了长期、系统的研究，发现UED设备可以处理废水的范围非常广泛，包括各类工业企业废水如医药、农药、精细化工、煤化工、有色金属、钢铁、焦化、新能源(如锂电)、新材料、印染、食品、白酒、机加工、危废处置中心及垃圾渗滤液、工业园区达标处理与废水应急处理等，但考虑到适用性和经济性，建议在一些高盐分、高浓度、高生物毒性废水处理中应用，更能体现出其技术优越性和不可替代性。
Q：UED设备可应用于废水处理流程中的哪些环节？
A：UED设备因其强大的催化氧化能力，可实现与现有工艺流程的无缝衔接，基主要应用包括以下三个环节：一是用于源头处理，针对一些企业在生产过程中产生的少量超高浓度废水，如果与其他废水混合处理，势必将增大综合废水的处理难度，此时可以采用UED设备对其进行源头处理；二是进行生化前的预处理，针对部分含有高生物毒性物质的废水，可采用UED设备对其进行预处理，降解废水中的生物毒性成分，提高废水的可生化性，使其能够满足生化处理的需求；三是作为出水达标排放的保障措施，针对部分工业企业或工业园区，虽然经过一系列处理流程之后出水仍不达标的情况，可采用UED设备对其进行处理，将COD在数分钟时间内从200-500mg/L快速降低至30-60mg/L，实现稳定达标。此外，UED设备还可应用于纳滤或反渗透膜浓缩液的处理，或在废水进入蒸发器前去除TOC以提高结晶盐的品质等。
Q：UED设备有实际应用的工程案例吗？
A：我们目前在医药废水、农药废水、垃圾渗滤液、新材料生产废水、白酒废水、危废处置中心等行业拥有数项工程案例，工程规模一般在5-100m3/d之间。
Q：UED设备的合作模式有哪些？
A：目前，我们针对UED设备采取两种合作模式：一是采取EPC或设备销售的模式，为客户提供项目建设或系统设备集成；二是提供以UED设备为处理主体的一站式运维服务，即全套设备由我司投资、建设及运行管理，客户仅需提供必要的水、电、场地等基础条件，按实际处理效果及处理水量进行计费，以月度或季度为节点定期结算。该模式既解决了客户初期投资高、资金压力大的问题，同时充分发挥出UED智能一体化设备处理“三高”废水的卓越性能，而且，我们还郑重承诺“处理不合格不收费”，使客户的合法权益得到充分保护，一举多得，是彻底解决客户废水处理难题的理想选择。
Q：总结一下UED设备有哪些优势？
A：UED设备的主要优势包括以下几点：
(1) 广谱
普遍适用于各行业高难度废水处理，且能耐受极端的原水条件(如高盐、高生物毒性、高浓度)。
(2) 高效
超强的催化氧化分解能力，极短时间内实现有机分子的破环、断链反应。
(3) 灵活
源头处理、预处理、达标保障，可与常规工艺无缝衔接。
(4) 清洁
只需用电，无二次污染，常温常压运行。
(5) 便捷
标准模块装备，无需土建及其他构筑物，生产、安装、维护极度便捷。
Q：UED设备目前在推广与应用中的最大问题是什么？是如何解决的？
A：目前，我们在推广UED设备的过程中，发现它对于绝大多数“三高”废水均具有卓越的处理效果，基本都可满足用户的处理需求。最大的问题在于其设备投资与运行成本相较传统工艺，仍显得有些高，这也在很大程度上限制了该设备的推广应用。
针对这一问题，我们一方面在不断优化电极的生产工艺，以期降低电极成本；另一方面也在尝试将UED设备与其他工艺进行有机组合，充分发挥低成本技术的最大潜能，把最难处理的部分留给UED来处理，降低整体处理成本。相信随着项目数量的增加和在行业内应用的普及，我们的材料成本、加工成本等都会有一定幅度的下降，设备整体的投资也会逐步降低。
Q：展望一下UED设备在水处理行业的应用前景
A：任何一项技术在行业内推广应用，一个最重要的前提是要找到其准确定位与价值提供。从这个角度来讲，UED设备从研发之初就致力于“三高”废水的处理，并能在很多实际的应用场景解决当前其他技术解决不了的难题，因此可以说具备了在行业应用与发展的必要条件。技术层面的问题解决了，剩下的就是如何降低投资与运行成本的问题，这中间一定是需要一个过程，这个过程或长或短，但从长远看，UED设备在高难度废水处理方面无疑具有极为广阔的应用前景。
