活性炭國家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　顆粒活性炭(被廣泛用于從飲用水中去除溶解的有機(jī)物。在七十年代初期，據(jù)報(bào)道，在顆粒活性炭過濾器中增殖的細(xì)菌可能是過濾器中有機(jī)物去除的一部分。在這一發(fā)現(xiàn)之后，發(fā)現(xiàn)預(yù)臭氧化顯著增強(qiáng)了顆粒活性炭的生物活性。臭氧化和顆粒活性炭的組合通常被稱為生物活性炭工藝或生物增強(qiáng)活性炭工藝。在一些國家，生物活性炭在許多大型水處理廠實(shí)施。廣泛使用的原因是地表水水質(zhì)普遍較差關(guān)注氯化副產(chǎn)物。

　　在生物活性炭過濾器中生物消除溶解的有機(jī)化合物提供了幾個(gè)完成的水質(zhì)優(yōu)點(diǎn)。例如，生物活性炭去除了大部分溶解的有機(jī)碳(DOC)。通過吸附和生物活性炭去除的DOC的理論表示如圖所示。最初，大多數(shù)去除通過物理吸附發(fā)生(周期A)，而細(xì)菌處于馴化階段。在此期間，DOC去除率在40%到90%之間。10%至20%的級分在生物活性炭上是不可吸收的。

　　在B期間，吸附和生物降解過程并行運(yùn)行。細(xì)菌現(xiàn)在適應(yīng)，吸附位置飽和，吸附除去逐漸減少。周期C被稱為穩(wěn)態(tài)周期。生物氧化是負(fù)責(zé)DOC去除的主要過程。大部分吸附能力已經(jīng)耗盡。在穩(wěn)態(tài)條件下，DOC去除率在15%到40%之間。如果在穩(wěn)態(tài)條件下獲得的去除效率符合治療目標(biāo)，則可以顯著提高活性炭的使用壽命。

　　天然存在的包含表面水DOC的化合物已知是消毒(氯化)副產(chǎn)物(DBP)如三鹵甲烷(THM)和鹵代乙酸(HAAs)的前體。THM和HAAs是D-DBP規(guī)則下的主要化合物。這些DBP前體的去除與去除DOC相關(guān)。然而，對于總有機(jī)鹵素(TOX)，THM和HAA的前體而言，對DOC的去除效率更高，顯示出對這些氯反應(yīng)性化合物的生物處理的選擇性。在穩(wěn)態(tài)條件下，THM和HAA前體的去除效率據(jù)報(bào)道為20%至70%。在工藝的初始階段(階段A)，去除效率要大得多，其中通過物理吸附除去75%到90%的前體。

　　顆粒活性炭過濾器內(nèi)的生物氧化還可以有效去除無機(jī)物如氨。氨是一種促進(jìn)生物生長并與氯反應(yīng)的有毒化學(xué)物質(zhì)。DOC和氨的組合去除導(dǎo)致成品水的氯需求顯著降低。減少氯需求降低了DBP的量并提高了水的美學(xué)質(zhì)量。

　　預(yù)臭氧化為水處理過程提供了許多益處(例如，不形成THM或HAAs的優(yōu)異消毒，微絮凝，除色，除鐵，除錳，減少味道和氣味，增強(qiáng)的生物活性等)。然而，臭氧化副產(chǎn)物通常易于生物降解，并且可能導(dǎo)致分配系統(tǒng)中的生物增長。在BAC過濾器中去除這些可生物降解的化合物導(dǎo)致生物再生長的控制和殘留氯的穩(wěn)定性增加。在穩(wěn)態(tài)條件下，可吸收有機(jī)碳(AOC)和生物降解有機(jī)碳(BDOC)的去除效率已經(jīng)報(bào)道在50%到100%之間。此外，該過程可以導(dǎo)致完全消除健康問題的臭氧化副產(chǎn)品，并可能針對未來的規(guī)定。這些包括一些短鏈醛。

　　生物活性顆粒活性炭也可以有效消除合成有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，如苯，甲苯，以及像莠去津這樣的農(nóng)藥，這些都有健康問題。該方法還可以降低味道和氣味化合物如短鏈醛(水果)，胺和脂族醛(魚腥味)和酚類和氯化酚(防腐/藥用)的濃度。

　　最后，生物活性炭可以通過消除否則將競爭吸附位點(diǎn)的物質(zhì)來增強(qiáng)顆粒活性炭對非生物或非生物降解性化合物的吸附能力。這有時(shí)被稱為生物再生效應(yīng)。

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