谭小萍 王国生 (湖南大学土木系)
汤克敏 (广州市环境卫生研究所) 垃圾渗滤液成分复杂，可生化性差，水质水量变化大，只采用生化处理难于达标排放，所以必须进行深度处理。本文对光催化氧化法用于垃圾渗滤液深度处理的可行性及其影响因素作如下试验探讨。 1 装置与方法 向水样(10L，取自广州李坑垃圾填埋场氧化沟出水，水质情况见表1)中投加粉末状TiO2(化学纯)为催化剂，在水样上方的一定距离设置光源进行照射。渗滤液水样在光源照射下，有机物进行光催化氧化分解，反应一定时间后，从光反应器取样口取水样，再经0.45μm的微孔滤膜滤除TiO2，取滤液测定处理效果。试验装置与流程见图1。试验采用聚氯乙烯制光催化氧化反应器，底面积25cm×100cm，有效水深2～3cm，反应器及顶罩内侧贴有铝箔以提高光利用率；聚氯乙烯制贮液槽尺寸25cm×25cm×30cm；光源为主波长253.7nm的紫外线杀菌灯，设置在顶罩上；流量计为LZB—25型玻璃转子流量计；并采用循环泵使反应过程中TiO2粉末保持悬浮状态以保证反应顺利进行。反应时间为2～3h［1、2］，每30或45 min取样一次。 表1 李坑垃圾填埋场氧化沟出水水质| 水样 | pH | COD(mg/L) | 色度（倍） | NH4+-N（mg/L） | | 氧化沟出水 | 8～8.5 | 300～1500 | 300～600 | 200～300 | 
COD用重铬酸钾法测定，色度用稀释倍数法测定，pH值用DF—807型pH计测定。 2 结果与讨论 2.1 TiO2投量的影响
催化剂TiO2粉末在水样中浓度的大小，与光源强度、照射时间等参数有关，当照射强度为1.09×103μW/cm2(一根灯管)时，在不同TiO2投量下反应取样测定结果见表2和表3。 表2 TiO2投量与COD去除率的关系| TiO2投量(g/l) | 反应前水样COD(mg/L) | 反应过程中的COD(mg/L) | 最大COD去除率(%) | | 反应时间(min） | | 45 | 90 | 135 | 180 | | 60 | 408.40 | 268.80 | 295.60 | 269.20 | 300.80 | 34.18 | | 50 | 364.32 | 253.44 | 277.20 | 322.74 | 275.20 | 30.42 | | 40 | 408.40 | 270.77 | 278.40 | 287.50 | 261.76 | 35.91 | | 30 | 326.70 | 263.34 | 203.94 | 223.74 | 263.34 | 37.58 | | 20 | 403.52 | 32.00 | 231.12 | 270.40 | 253.76 | 42.72 | | 10 | 376.20 | 237.60 | 332.64 | 257.40 | 227.70 | 39.47 | | 注 循环流量为380L/h | 表3 TiO2投量与色度去除率的关系| TiO2投量(g/L) | 反应前水样的色度(倍) | 反应后水样的色度(倍) | 脱色率(%) | | 60 | 450 | 150 | 68.75 | | 50 | 450 | 170 | 62.20 | | 40 | 450 | 150 | 68.75 | | 30 | 450 | 120 | 73.70 | | 20 | 450 | 110 | 75.60 | | 10 | 450 | 140 | 67.40 | | 注 循环流量为380L/h | 由表2和表3可知，TiO2投量为20g/L时处理效果最好，COD去除率达42.72% ，脱色率达75.6%。
2.2 光源强度的影响
当光源强度为2.18×103μW/cm2(两根灯管)、反应时间为3h时，不同TiO2投量下COD与色度的去除效果见表4和表5。 表4 TiO2投量与COD去除率的关系| TiO2投量（g/L) | 反应前水样COD（mg/L） | 反应过程中的COD（mg/L） | 最大COD去除率（%） | | 反应时间（min） | | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 | | 30 | 342.72 | 318.24 | 248.88 | 338.64 | 204.00 | 273.36 | 40.48 | | 20 | 277.84 | 373.52 | 226.32 | 182.16 | 287.04 | 235.52 | 34.44 | | 10 | 360.96 | 280.32 | 199.68 | 199.68 | 193.32 | 238.08 | 46.28 | | 5 | 292.00 | 212.00 | 202.00 | 190.00 | 222.00 | 216.00 | 34.93 | | 注 循环流量为380L/h | 表5 TiO2投量与色度去除率的关系| TiO2投量（g/L) | 反应前水样的色度（倍） | 反应后水样的色度（倍） | 脱色率（%） | | 30 | 450 | 150 | 66.70 | | 20 | 430 | 150 | 65.12 | | 10 | 450 | 140 | 68.90 | | 5 | 450 | 130 | 71.10 | | 注 循环流量为380L/h | 由表4和表5可知，光源强度为2.18×103μW/cm2时，TiO2最佳投量为10g/L，COD去除率达46.28%，脱色率达68.9%。比较表2、3和表4、5可知，光强增大，TiO2投量减小。原因为：①增大光强后，产生的光子数目增多，TiO2投量过大会造成对光的散射作用，影响反应速度；②增大光强后，若TiO2投量不变，则产生大量空穴和电子对，它们之间简单复合的机率增大，使·OH减少，影响有机物矿化。
2.3 pH值的影响
在TiO2投量为20g/L、光强为1.09×103μW/cm2的条件下，改变pH值进行试验，结果见表6。 表6 pH与COD去除率、脱色率的关系| pH值 | 反应前水样 | 反应后水样 | COD去除率（%） | 脱色率（%） | | COD（mg/L） | 色度（倍） | COD（mg/L） | 色度（倍） | | 2.73 | 370.26 | 460 | 249.48 | 100 | 32.62 | 78.26 | | 4.26 | 332.64 | 420 | 225.72 | 90 | 32.14 | 78.57 | | 6.52 | 332.64 | 450 | 265.32 | 150 | 20.24 | 66.67 | | 11.19 | 340.66 | 430 | 292.16 | 110 | 14.24 | 74.42 | | 注 反应水样的pH一般为8左右，反应时间为3h，每1h取样一次，流量为380L/h。 | 试验结果表明，pH值的改变对COD去除影响不大，而对色度去除影响较大。随pH值升高，脱色率下降。在酸性条件下，反应后水样为透明淡黄色，脱色率可达78.26%。
在TiO2投量为10 g/L、光强为2.18×103μW/cm2的条件下，改变pH值进行试验，结果见表7。
比较表6和表7可知，光强条件不同，pH值对处理效果的影响不同，所以确定光催化氧化反应最佳pH值时要考虑光强这个重要因素。
2.4 反应时间的影响
不同光强、最佳TiO2投量条件下，COD与反应时间的关系见图2。由图2可知：①反应过程中COD值出现起伏变化，这是因为一些难降解的物质氧化成易被K2Cr2O7分解的中间产物使COD值上升，然后再被降解；②反应条件不同，最佳反应时间略有不同，但一般宜在1.5～2.5h。 3 结论 ① 光催化氧化法对垃圾渗滤液的深度处理效果较好，有一定的可行性。 
② 光催化氧化法中最佳TiO2投量要根据不同的水质、光强等因素来确定，一般来说光强越大，最佳TiO2投量越小。
③ 反应时间是光催化氧化法中一个重要因素，虽然反应条件不同，最佳反应时间略有不同，但一般宜在1.5～2.5h。
④ 波长为253.7nm的紫外线杀菌灯价格低廉、使用广泛、处理效果好，可普遍用于光催化氧化处理中。
总之，光催化氧化法对污水中的有机污染物有很强的氧化能力，而且设备简单、运行条件温和、无二次污染，TiO2粉末还可回收利用，所以该方法在垃圾渗滤液的深度处理方面有很好的应用前景。 参考文献 1 魏宏斌等.二氧化钛膜光催化氧化苯酚.上海环境科学，1995；14(1)：31～34
2 谭湘萍等.载银TiO2半导体催化剂对印染废水的光降解研究.环境污染与防治，1994；16(5)：5～7
作者通迅处：410082 湖南大学土木系给水排水教研室
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(收稿日期 1998-11-20) | 
