在過去的幾十年中，隨著人口的迅速增加和淡水資源的減少，用于生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)用途的消耗性/非消耗性水供應(yīng)的需求已經(jīng)大大增加。為滿足這一需求，水務(wù)部門和政策制定者正在為替代水源做出貢獻(xiàn)，例如再利用水、雨水和灰水。生活中的灰水來自淋浴間、廚房水槽、洗衣機(jī)和洗手盆，但不包括廁所廢水。灰水通常具有較低的傳染性病原體含量和有機(jī)物負(fù)荷，因此其處理和再利用受到了廣泛關(guān)注。

灰水的處理和再利用可以顯著減少對生活飲用水的需求，但必須謹(jǐn)慎行事，以確保在不損害公共健康和環(huán)境的情況下進(jìn)行處理。與未經(jīng)處理的灰水回用相關(guān)的一些常見問題是氧耗竭（如富營養(yǎng)化）、厭氧條件占主導(dǎo)地位、植物毒性和衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)。處理后的灰水具有多種再利用潛力，例如沖廁、清潔地板、洗車以及工業(yè)冷卻和清潔應(yīng)用。各國已經(jīng)制定了基于安全、衛(wèi)生、美學(xué)和生態(tài)耐受性的灰水回用和回收指南和標(biāo)準(zhǔn)。

過去應(yīng)用了許多灰水處理方案，例如物理（膜過濾）、化學(xué)（混凝/絮凝、電化學(xué)過程）和生物方法（人工濕地、旋轉(zhuǎn)生物承包商）。在過去的幾十年里，在灰水處理中利用高級氧化工藝（特別是太陽能光催化）被視為一種潛在的方法。與以前的灰水處理方法相比，太陽能光催化系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如（1）降解新興污染物的效率高；（2）光催化劑的高穩(wěn)定性；（3）去除或礦化各種水性污染物。

圖1 連續(xù)式太陽能光催化反應(yīng)器示意圖（1-灰水進(jìn)水槽、2-蠕動(dòng)泵、3-石墨涂層NT-TiO 2、4-托盤式光催化反應(yīng)器、5-出水槽、6-可見光燈、7-支架、 8燈座、9保護(hù)罩、10冷卻水箱、11水循環(huán)泵）

國外研究人員使用托盤式太陽能光催化反應(yīng)器（Heber science，型號：HP-SLJV16254）進(jìn)行連續(xù)模式光催化實(shí)驗(yàn)。使用 150 W 的鹵鎢燈（Heber Scientific）作為波長范圍為 400 至 700 nm 的可見光源。托盤式太陽能光催化反應(yīng)器（25 cm × 35 cm × 8 cm）填充有固定在石墨上的N-TiO 2納米粒子（作為一層均勻）。流速保持在 20–70 mL/min 的范圍內(nèi)。N-TiO 2在太陽能光催化反應(yīng)器（SPCR）中用灰水進(jìn)行光催化活性測試?；宜械某跏?BP 濃度為 11 毫克/升。反應(yīng)器在先前工作中提供的最佳條件下運(yùn)行（pH-3，H 2 O 2劑量-1 g/L，催化劑劑量-5 g/L）。

在這項(xiàng)研究中，連續(xù)流動(dòng)太陽能光催化反應(yīng)器成功地用石墨涂層的氮摻雜（GT-NTiO 2）催化劑處理灰水。連續(xù)模式操作顯示出灰水中的 COD、TOC 和 NH 4 -N 的顯著降解。隨著流速的降低，觀察到所有污染物的降解效率都有所提高。最大降低COD-71.8%、TOC-65.1%和NH 4-N-63.7% 在 20 mL/min 的流速下達(dá)到。連續(xù)流動(dòng)太陽能光催化反應(yīng)器已被證明是從灰水中降解有機(jī)物和營養(yǎng)物的有效系統(tǒng)。需要進(jìn)一步研究光催化劑的改性，如摻雜多種元素等，以增強(qiáng)對有機(jī)物和營養(yǎng)物的光催化降解。此外，灰水流出物可用于非消耗性應(yīng)用（園藝、地板清潔、工業(yè)冷卻水等），消除病原體、重金屬、表面活性劑等。

來源：https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-75278-1_15

Greywater Treatment in Continuous Flow Solar Photocatalytic Reactor Using Graphite Supported Nitrogen-Doped TiO2