生物活性炭被用于水凈化
顆?；钚蕴?被廣泛用于從飲用水中去除溶解的有機物。在七十年代初期，據(jù)報道，在顆?；钚蕴窟^濾器中增殖的細(xì)菌可能是過濾器中有機物去除的一部分。在這一發(fā)現(xiàn)之后，發(fā)現(xiàn)預(yù)臭氧化顯著增強了顆?；钚蕴康纳锘钚浴３粞趸皖w?；钚蕴康慕M合通常被稱為生物活性炭工藝或生物增強活性炭工藝。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化合物提供了幾個完成的水質(zhì)優(yōu)點。例如，生物活性炭去除了大部分溶解的有機碳(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，可吸收有機碳(AOC)和生物降解有機碳(BDOC)的去除效率已經(jīng)報道在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?；钚蕴恳部梢杂行铣捎袡C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的物質(zhì)來增強顆粒活性炭對非生物或非生物降解性化合物的吸附能力。這有時被稱為生物再生效應(yīng)。
本文作者：董帝豪
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