MNMR催化臭氧高级氧化技术说明

我国对环境保护非常重视，为切实加大水污染防治力度，保障国家水安全，制定《水污染防治行动计划》。随着国家、地方及行业对污染物排放标准进一步提高，工业企业面临较大的环保压力，污水排放达到现有或更高的环保标准是必要条件，但二级出水的有机污染物已属难降解的有机物，常规的物理、化学或生物处理均难有较好的去除效果。

为了提高工艺的处理效果，各种高级氧化工艺（AOP_S）应运而生，是未来水处理的优势发展方向之一，其代表了国际水处理的一个发展趋势。

作为一种强氧化剂，臭氧因具有快速脱色、有效破坏不饱和结构和显著提高废水可生化性、无污泥产生等特点而受到青睐，但它的推广仍受制于能耗高、矿化能力弱等问题。而臭氧高效催化剂的选择起到很重要的作用，它可以提高臭氧的利用效率，强化臭氧的氧化能力。

同济大学马鲁铭教授开发了MNMR催化臭氧技术，本高效臭氧铁基催化高级氧化单元属于高级氧化工艺的一种，能够促进O₃分解产生羟基自由基，从而强化臭氧的氧化能力。为企业提供了一种新的解决途径，一种经济、简易的设备且能高效处理难降解有机污染物的方式。本技术已申请发明专利，专利号ZL2016109722977，ZL2015107688036等。

同济大学 马鲁铭教授 博士生导师

¨ 城市污染控制国家工程研究中心任常务副主任

¨ 2001年获国务院政府特殊津贴

¨ 2010年上海市科技发明一等奖之第一完成人

¨ 先后负责承担国家级项目（863计划项目3项、国家自然科学基金2项、国家科技支撑计划1项）和省部级项目（上海市、教育部、江苏省）二十余项

¨ 主要从事难降解有机物生物预处理研究，在废水处理新型高级氧化工艺及催化剂、催化还原技术强化生物处理方面取得了重要成果

以催化铁为基底的MNMR-AOP催化剂，不仅存在着各种过渡金属氧化物（化合物）所具备的良好催化臭氧成份，同时起到催化臭氧的叠加效果，且存在着相互激励的催化机制，达到协同增效的作用。

以铁基为催化剂，首先要选择好合金钢材，不同材质对催化效果影响较大。本研究在此筛选和评价上做了大量积累工作。

1、钢铁中少量的掺杂元素，影响零价铁的腐蚀速率及腐蚀产物

金属的腐蚀，实质上是单质金属的氧化反应；钢材中含有不同的金属元素，即在溶液中产生微观原电池，从而加速铁的氧化。但铁的氧化产物并不都是臭氧催化剂成份，如：铁离子，几乎没有催化效果；而γ-FeOOH，是公认的催化成份。因此，不仅铁刨花表面改性环境条件，影响有效的催化成份；不同钢材的掺杂元素，亦对催化剂影响较大。

2、钢铁中少量的过渡金属元素，亦是优秀的催化成份

目前理论界认为：过渡金属氧化物（化合物）是良好的催化臭氧成份，很多元素比铁的氧化物催化效果更好；不同过渡金属氧化物催化臭氧的最佳条件亦不相同。故钢材中存在过渡金属元素时，经化学改性，不仅存在着各种金属氧化物（化合物）催化臭氧的叠加效果，且可能存在着相互激励的催化机制。本研究中选择的钢材，除Fe、C外，还有少量的Mo、Ni、Cu、Mn等，尽管量较少，但在催化臭氧中扮演了重要的角色。

三、处理范围和应用场景

适用于中低浓度（COD≤500mg/L）难降解废水的处理。可实现直接矿化达标或者预处理提高可生化性后进行二次生化。

该催化臭氧高级氧化技术可以应用于染整废水、化工、石油、造纸、纺织、香精香料、制药废水、市政污水等生化排水的深度处理，也可应用于该类废水的提高可生化性。

主要设备（部分可选）：

² 处理效果好，COD去除率高达50%～80%。

² 运行成本低，臭氧投加量与去除COD总量的比值为1～2（视不同污染因子而定），大幅降低了臭氧投加量。以绍兴水处理发展有限公司印染废水深度处理为例，将其印染废水二沉池出水COD由150mg/L去除至60mg/L，其运行成本约为1.5元/吨水。

² 反应速度快，大幅降低了反应器的体积。反应过程有大量的羟基自由基产生，其与大多数有机物反应的速率常数在10⁸M^-1·S^-1--10¹⁰M^-1·S^-1。

² 尾气内部自行处理不会产生二次污染，污泥产量极低。金属离子溶出微量，不影响处理水质，易于操作管理，同时不需要引入其它能量，减少了工程造价。同时污泥产量极低。

² 可提高废水的可生化性。有效破坏不饱和结构，显著提高废水可生化性。

² 应用范围广，几乎所有的污水都可以采用。

² 100%有效成分，使用寿命长。

² 对如苯胺、硝基苯、邻苯二甲酸类等含有苯环、胺基、偶氮等基团的有毒有机污染物,以及难以生物降解的物质处理效果明显。

6.2 设计制造标准

《水处理用臭氧发生器》CJ/T322-2010