初期雨水已经成为重要的城市面源污染源,具有污染程度高、瞬时流量大、间歇性产生等特点,通常采用的生物处理方法存在雨天耐冲击负荷不能力差,晴天微生物系统难以维持等难题。因此,探索快速有效去除初期雨水中硝态氮、氨氮以及有机物的方法具有重要的意义。本研究以二氧化钛（TiO2）为载体,利用光还原法制备不同金属掺杂的TiO2光催化剂,以模拟初期雨水中的硝态氮、氨氮和有机物为目标污染物,进行了光催化降解的实验研究,包括以下三部分研究内容:（1）光催化还原硝酸盐同步氧化有机物的研究;（2）光催化氧化氨氮的性能研究;（3）光催化处理模拟初期雨水的研究,实现同一体系中硝态氮、氨氮和有机物的共同降解。光催化还原硝酸盐同步氧化有机物的研究中,初步实验表明,Ag/TiO2光催化协同降解硝态氮和有机物效果好,产物气体选择性高。进一步研究表明,当初始COD浓度为100 mg/L、NO3--N浓度为15 mg/L时,在Ag实际掺杂量为0.53wt%、初始p H为4.5、投加量1.0 mg/L条件下,协同降解效果较好。此时,NO3--N去除率为95.3%,氮气选择性76.3%,同时COD去除率达到69.5%。对于p H的研究结果还表明本光催化体系可以适应不同的初始p H条件,在p H值在3.5-7之间,硝态氮、有机物的去除率和氮气选择性都维持在较高的水平。光催化氧化氨氮研究中,考察了金属Fe、Cu、Ag掺杂的TiO2在紫外光下对水体中有机物和氨氮的氧化效果。初步实验表明,Ag改性的TiO2显著提高了光催化氧化氨氮的效率和产物对氮气的选择性。在此基础上,以Ag改性的TiO2为催化剂进行进一步的研究,实验结果表明,在Ag实际掺杂量为0.53 wt%,初始p H为10,催化剂投加量为1.0 mg/L时,对氨氮的氧化效果最佳。氨氮去除率达到了79.8%,产物对气体的选择性90.2%,总氮去除率为72.0%。对所采用的光催化剂进行表征,Ag被成功掺杂于TiO2上、掺杂效率约为50%。三种金属的掺杂改性不影响TiO2的晶体结构,但是会导致催化剂粒径缩小,排列变紧密。XPS表征结果表明,金属Ag是以零价掺杂于TiO2表面。处理模拟初期雨水的研究中,分别对酸性、中性和碱性初始条件进行探究。三种条件下首先发生的都是光催化还原硝酸盐同步氧化有机物的反应,当反应到120 min时,溶液中缺少溶解氧,导致大量累积的氨氮无法降解。以中性初始条件为研究对象,在120 min时进行曝气,光催化体系种氨氮降解效果明显。最终,光催化体系内硝态氮浓度为5.18 mg/L,氨氮浓度为3.29 mg/L,亚硝酸盐浓度为0.03 mg/L,COD浓度为15.4mg/L。总氮的去除率为75.5%,COD去除率为85.4%。以玻璃纤维布为催化剂载体,用涂敷法制的负载型光催化剂代替粉末态光催化剂进行实验,最终总氮的去除率为50.9%,COD去除率为73.3%。研究结果表明光催化技术可以实现在还原硝酸盐过程中同步氧化有机物,在合理的反应条件下能够达到快速去除初期雨水中的硝态氮、氨氮和有机物的目的,可以短时间内处理大量的雨水,有一定的应用前景。