UED智能一体化设备

UED设备采用FCD(功能性导电金刚石薄膜电极)为阳极,能直接将难处理的高浓度有机废水分解为CO2和H2O,整个过程只需用电,无需投加任何化学药剂,无污泥等二次污染产生,是目前公认的最先进、清洁、高效的氧化技术之一。

技术背景

在污水处理中,生活污水由于其污染物浓度低、可生化性好,处理难度相对较小;与其相比,由于我国工业企业类型的多样化以及产品种类、生产工艺的不同,导致工业废水的种类繁多、水质复杂、污染物浓度高且可生化性差,使得工业废水处理的难度大大增加。

当前,工业废水处理领域仍存在着各种技术难题,比较典型的包括两类:

一是在工业生产过程中往往会产生一类高含盐量、高生物毒性及高浓度的“三高”难降解废水,这类废水单独处理的技术难度极大,若将其与其他生产、生活废水混合处理,则会大大增加综合处理系统的难度与运行成本;

二是由于生化系统经常受到水质水量波动、温度变化及毒性物质的影响,处理效果波动很大,导致很多企业或工业园区的出水中有机污染物与氨氮浓度时常超标,给众多企业运营带来比较大的困扰。

针对上述难题,高级氧化工艺因其对复杂有机物具有较强的氧化、分解能力而在工业废水处理中成为常规处理工艺的有益补充,无论是用于预处理提高废水的可生化性,还是用于深度处理保障出水稳定达标,都有着较好的处理效果及广泛的工程应用。

高级氧化工艺

国内对于高级氧化工艺(Advanced Oxidation Processes, AOPs)已经开展了大量的研究与应用,比较常见的类型包括臭氧(催化)氧化、(光/电)芬顿氧化、湿式氧化、电催化氧化等。

各类高级氧化工艺的一个典型特征是在反应过程中会产生以羟基自由基(·OH)为主的多种强氧化剂,因此理论上对难降解工业废水都应具有较好的处理效果。但由于各种工艺的发生装置、反应机理、操作条件等存在较大的差别,导致其在实际工程应用中具有一定的差异性、局限性和适用性,需要根据项目的实际情况进行优化选择。常见高级氧化工艺的主要特点及问题如下表所示。

常用高级氧化工艺对比

技术名称 反应机理 主要问题及不足
臭氧氧化 直接反应:O3和污染物直接进行氧化反应间接反应:O3分解并生成羟基自由基,再与有机物进行氧化反应 臭氧氧化效率受臭氧在水中的溶解度、其他污染物、pH、臭氧与水的接触方式等影响,导致处理能力有限
芬顿氧化 以Fe2+为催化剂,H2O2为氧化剂,在一定条件下产生羟基自由基与水中的有机物进行反应 需要加酸调节pH在3-4之间,Fe2+与H2O2为的比例较难控制,反应结束要调节pH至碱性,产生大量的铁泥需处理
湿式氧化 在高温(200-280℃)、高压(2-8 MPa)条件下,以O3、H2O2或纯氧为氧化剂,发生自由基反应或过氧化反应,使污染物得到去除 高温高压的反应条件,进出水需要进行卸压和热交换,工艺控制难度大且能耗较高
电催化氧化 直接反应: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;间接反应:在阳极表面间接产生自由基等活性中间产物来实现污染物的氧化去除 电极材料性能千差万别,整体的投资与运行费用偏高

与其他工艺相比,电催化氧化技术由于具有反应条件温和且易于调控,无需外加药剂,反应过程快速、高效,清洁无二次污染等优势,而越来越受到业内的关注与认可。

电催化氧化工艺的核心是电极材料,理想的催化电极需要具备良好的导电性、稳定性和活性自由基的催化生成能力。

传统的碳电极如玻碳电极、石墨等,强度较差,且易于被反应中间产物、反应产物或其他接触物强烈吸附而污染;金属电极容易出现钝化;金属氧化物电极以及混合金属氧化物电极,由于寿命有限,应用领域受到限制,需要进行改性处理等工作,操作较为复杂;通过电沉积或热分解方法在基体上涂层的电极材料,电极表面性质不够稳定、容易失活等缺陷;而硼掺杂金刚石薄膜电极(Boron-doped diamond electrode,BDD电极)因为具有非常宽的电化学电势窗口和较小的背景电流,加上金刚石良好的化学惰性(常温下不与任何酸碱介质反应),不易结垢等特点,适用于高浓度、强酸碱、高毒性、难降解有机废水的处理,病毒和细菌的杀灭消除等场合,是极为理想的电化学电极材料选择,并且被认为是目前已知最先进的电极材料。

UED反应器

基于上述优势,BDD电极是电催化反应工艺中的最理想选择,但由于生产工艺等原因,电极材料主要依赖进口,导致其价格居高不下,很大程度上限制了其在废水处理领域的应用。近年来,随着国内对BDD电极加工工艺研究及生产的快速推进,已经实现了核心电极材料的国产化和产业化,整体系统的投资成本、稳定性能和供货周期得到极大的改善与保障。

我们在传统BDD加工材料与工艺的基础上,调整、优化了原材料的种类与配比,开发出全新的功能性导电金刚石薄膜电极(Functional Conductive Diamond,FCD),使得电极的导电性、催化活性及稳定性得到进一步提升。并以FCD电极模组及控制系统为核心,开发出了UED(Ultimate Electrocatalytic Decomposer)反应器,它是一种新型的电催化氧化和清洁环保技术,它采用先进的FCD电极为阳极,在接通低压电(⁢12V)情况下,可瞬间产生大量强氧化性物质如羟基自由基(OH·)等,将各类复杂的有机分子快速分解并最终转化为无害的CO2和H2O,其反应速率较常规高级氧化技术(AOPs)可提高3-5倍,且对有机分子的分解更为彻底,是去除高难废水中COD、TOC、氨氮、色度、氰化物、新污染物等指标的最佳工艺选择,尤其对于其他工艺无法降解的高毒性、大分子有机物,效果更为突出。

工艺优势

灵活应用,任意组合,与常规工艺无缝衔接

“三高”废水源头处理

水量小(1-10m3/d)

污染物浓度极高降低综合废水处理难度

预处理

降低废水生物毒性

提高废水可生化性

预处理

原系统不能稳定达标,但超标不多

扩建难度大极速处理,3-10分钟实现达标排放

材料优势

稳定高效的阳极材料是电化学工艺的核心

FCD电极3大优势

超高的析氢电位

超强的稳定性能

超宽的电势窗口

产品优势

清   洁

只需用电,无二次污染,常温常压运行

灵   活

源头处理、预处理、达标保障,可与常规工艺无缝衔接

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)

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

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

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