譚小萍 王國生 (湖南大學土木系)
湯克敏 (廣州市環境衛生研究所) 垃圾滲濾液成分復雜，可生化性差，水質水量變化大，只采用生化處理難于達標排放，所以必須進行深度處理。本文對光催化氧化法用于垃圾滲濾液深度處理的可行性及其影響因素作如下試驗探討。 1 裝置與方法 向水樣(10L，取自廣州李坑垃圾填埋場氧化溝出水，水質情況見表1)中投加粉末狀TiO2(化學純)為催化劑，在水樣上方的一定距離設置光源進行照射。滲濾液水樣在光源照射下，有機物進行光催化氧化分解，反應一定時間后，從光反應器取樣口取水樣，再經0.45μm的微孔濾膜濾除TiO2，取濾液測定處理效果。試驗裝置與流程見圖1。試驗采用聚氯乙烯制光催化氧化反應器，底面積25cm×100cm，有效水深2～3cm，反應器及頂罩內側貼有鋁箔以提高光利用率；聚氯乙烯制貯液槽尺寸25cm×25cm×30cm；光源為主波長253.7nm的紫外線殺菌燈，設置在頂罩上；流量計為LZB—25型玻璃轉子流量計；并采用循環泵使反應過程中TiO2粉末保持懸浮狀態以保證反應順利進行。反應時間為2～3h［1、2］，每30或45 min取樣一次。 表1 李坑垃圾填埋場氧化溝出水水質| 水樣 | pH | COD(mg/L) | 色度（倍） | NH4+-N（mg/L） | | 氧化溝出水 | 8～8.5 | 300～1500 | 300～600 | 200～300 | 
COD用重鉻酸鉀法測定，色度用稀釋倍數法測定，pH值用DF—807型pH計測定。 2 結果與討論 2.1 TiO2投量的影響
催化劑TiO2粉末在水樣中濃度的大小，與光源強度、照射時間等參數有關，當照射強度為1.09×103μW/cm2(一根燈管)時，在不同TiO2投量下反應取樣測定結果見表2和表3。 表2 TiO2投量與COD去除率的關系| TiO2投量(g/l) | 反應前水樣COD(mg/L) | 反應過程中的COD(mg/L) | 最大COD去除率(%) | | 反應時間(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 循環流量為380L/h | 表3 TiO2投量與色度去除率的關系| TiO2投量(g/L) | 反應前水樣的色度(倍) | 反應后水樣的色度(倍) | 脫色率(%) | | 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 循環流量為380L/h | 由表2和表3可知，TiO2投量為20g/L時處理效果最好，COD去除率達42.72% ，脫色率達75.6%。
2.2 光源強度的影響
當光源強度為2.18×103μW/cm2(兩根燈管)、反應時間為3h時，不同TiO2投量下COD與色度的去除效果見表4和表5。 表4 TiO2投量與COD去除率的關系| TiO2投量（g/L) | 反應前水樣COD（mg/L） | 反應過程中的COD（mg/L） | 最大COD去除率（%） | | 反應時間（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 循環流量為380L/h | 表5 TiO2投量與色度去除率的關系| TiO2投量（g/L) | 反應前水樣的色度（倍） | 反應后水樣的色度（倍） | 脫色率（%） | | 30 | 450 | 150 | 66.70 | | 20 | 430 | 150 | 65.12 | | 10 | 450 | 140 | 68.90 | | 5 | 450 | 130 | 71.10 | | 注 循環流量為380L/h | 由表4和表5可知，光源強度為2.18×103μW/cm2時，TiO2最佳投量為10g/L，COD去除率達46.28%，脫色率達68.9%。比較表2、3和表4、5可知，光強增大，TiO2投量減小。原因為：①增大光強后，產生的光子數目增多，TiO2投量過大會造成對光的散射作用，影響反應速度；②增大光強后，若TiO2投量不變，則產生大量空穴和電子對，它們之間簡單復合的機率增大，使·OH減少，影響有機物礦化。
2.3 pH值的影響
在TiO2投量為20g/L、光強為1.09×103μW/cm2的條件下，改變pH值進行試驗，結果見表6。 表6 pH與COD去除率、脫色率的關系| pH值 | 反應前水樣 | 反應后水樣 | COD去除率（%） | 脫色率（%） | | 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 反應水樣的pH一般為8左右，反應時間為3h，每1h取樣一次，流量為380L/h。 | 試驗結果表明，pH值的改變對COD去除影響不大，而對色度去除影響較大。隨pH值升高，脫色率下降。在酸性條件下，反應后水樣為透明淡黃色，脫色率可達78.26%。
在TiO2投量為10 g/L、光強為2.18×103μW/cm2的條件下，改變pH值進行試驗，結果見表7。
比較表6和表7可知，光強條件不同，pH值對處理效果的影響不同，所以確定光催化氧化反應最佳pH值時要考慮光強這個重要因素。
2.4 反應時間的影響
不同光強、最佳TiO2投量條件下，COD與反應時間的關系見圖2。由圖2可知：①反應過程中COD值出現起伏變化，這是因為一些難降解的物質氧化成易被K2Cr2O7分解的中間產物使COD值上升，然后再被降解；②反應條件不同，最佳反應時間略有不同，但一般宜在1.5～2.5h。 3 結論 ① 光催化氧化法對垃圾滲濾液的深度處理效果較好，有一定的可行性。 
② 光催化氧化法中最佳TiO2投量要根據不同的水質、光強等因素來確定，一般來說光強越大，最佳TiO2投量越小。
③ 反應時間是光催化氧化法中一個重要因素，雖然反應條件不同，最佳反應時間略有不同，但一般宜在1.5～2.5h。
④ 波長為253.7nm的紫外線殺菌燈價格低廉、使用廣泛、處理效果好，可普遍用于光催化氧化處理中。
總之，光催化氧化法對污水中的有機污染物有很強的氧化能力，而且設備簡單、運行條件溫和、無二次污染，TiO2粉末還可回收利用，所以該方法在垃圾滲濾液的深度處理方面有很好的應用前景。 參考文獻 1 魏宏斌等.二氧化鈦膜光催化氧化苯酚.上海環境科學，1995；14(1)：31～34
2 譚湘萍等.載銀TiO2半導體催化劑對印染廢水的光降解研究.環境污染與防治，1994；16(5)：5～7
作者通迅處：410082 湖南大學土木系給水排水教研室
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(收稿日期 1998-11-20) | 
