生物活性炭用于水凈化

　　顆(ke)粒(li)(li)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(廣(guang)(guang)泛用于從飲用水(shui)中(zhong)(zhong)去除(chu)溶(rong)解的(de)有機物(wu)(wu)(wu)。20世紀(ji)70年(nian)代初，顆(ke)粒(li)(li)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)過濾器(qi)中(zhong)(zhong)增殖的(de)細菌可能是(shi)過濾器(qi)中(zhong)(zhong)有機物(wu)(wu)(wu)去除(chu)的(de)一部分。預臭氧化(hua)顯著(zhu)增強了顆(ke)粒(li)(li)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)。臭氧化(hua)與顆(ke)粒(li)(li)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)結(jie)合(he)通常稱為(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)工藝(yi)或(huo)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)增強活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)工藝(yi)。在(zai)許多(duo)大(da)型水(shui)處理廠(chang)實施生(sheng)物(wu)(wu)(wu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)。廣(guang)(guang)泛使用的(de)原因是(shi)地表水(shui)水(shui)質普遍較差，注(zhu)重氯化(hua)副產品。

　　在(zai)生物(wu)(wu)活(huo)性(xing)炭過濾器中生物(wu)(wu)消除(chu)溶解的有機化合物(wu)(wu)提供了幾個(ge)完成的水質優點。例如(ru)，生物(wu)(wu)活(huo)性(xing)炭去(qu)除(chu)了大(da)部分溶解的有機碳(DOC)。通過吸附(fu)和生物(wu)(wu)活(huo)性(xing)炭去(qu)除(chu)DOC理論(lun)表示(shi)如(ru)圖(tu)所示(shi)。*初(chu)，大(da)多數通過物(wu)(wu)理吸附(fu)去(qu)除(chu)(周期(qi))A)，細菌處于馴化階(jie)段(duan)。在(zai)此(ci)期(qi)間(jian)，DOC去(qu)除(chu)率在(zai)40%到90%之間(jian)。生物(wu)(wu)活(huo)性(xing)炭上10%至20%的等級是(shi)不(bu)可吸收的。

　　在(zai)(zai)B期(qi)間，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)和(he)生物(wu)降解(jie)并行運行。細菌現(xian)在(zai)(zai)適應，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)位置飽和(he)，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)去(qu)除(chu)逐漸(jian)減少。周期(qi)C稱為(wei)穩(wen)態(tai)周期(qi)。生物(wu)氧(yang)化負(fu)責DOC去(qu)除(chu)的主要過程。大部(bu)分吸(xi)附(fu)(fu)(fu)能力都耗盡(jin)了。在(zai)(zai)穩(wen)態(tai)條件下，DOC去(qu)除(chu)率在(zai)(zai)15%到(dao)40%之間。若(ruo)在(zai)(zai)穩(wen)態(tai)條件下取得的去(qu)除(chu)效率符合治療(liao)目(mu)標(biao)，則可顯(xian)著提高(gao)活性(xing)炭的使用壽(shou)命(ming)。

　　自然存在(zai)(zai)包(bao)括(kuo)表面(mian)水(shui)DOC已知化合(he)(he)物是消毒(氯化化合(he)(he)物(DBP)如三鹵甲烷(THM)和鹵代乙酸(suan)(HAAs)的(de)前(qian)體(ti)。THM和HAAs是D-DBP主要(yao)(yao)化合(he)(he)物在(zai)(zai)規(gui)則下。這(zhe)些(xie)DBP前(qian)體(ti)的(de)去(qu)(qu)除和去(qu)(qu)除DOC相(xiang)關。然而(er)，對于總有機鹵素，(TOX)，THM和HAA對前(qian)體(ti)，對DOC這(zhe)些(xie)氯反應性化合(he)(he)物的(de)生物處理具有較高的(de)去(qu)(qu)除效率。在(zai)(zai)穩態條(tiao)件下，THM和HAA前(qian)體(ti)的(de)去(qu)(qu)除效率據報道為(wei)20%至(zhi)70%。在(zai)(zai)工藝的(de)初始階段(階段)A)，去(qu)(qu)除效率要(yao)(yao)高得(de)多，通過物理吸附去(qu)(qu)除75%到(dao)90%的(de)前(qian)體(ti)。

　　顆粒(li)活性炭過濾器(qi)中(zhong)的(de)(de)生(sheng)物(wu)氧化也能有(you)效去除(chu)氨等無機(ji)物(wu)。氨是一種促進(jin)生(sheng)物(wu)生(sheng)長和(he)與氯反應的(de)(de)有(you)毒化學物(wu)質。DOC和(he)氨的(de)(de)組合去除(chu)顯著降低(di)了成品水的(de)(de)氯需求。降低(di)氯需求DBP水的(de)(de)審美質量得到了提高(gao)。

　　預臭(chou)氧化為水處理過(guo)程提(ti)供(gong)了(le)許多好(hao)處(例如(ru)，不形成THM或HAAs優(you)良消毒(du)、微絮凝、除(chu)(chu)色、，除(chu)(chu)鐵，除(chu)(chu)錳，減少味道和氣(qi)味，增(zeng)強生物(wu)(wu)活性等(deng)。但(dan)臭(chou)氧化副(fu)產物(wu)(wu)通常容易生物(wu)(wu)降解，并(bing)可(ke)能(neng)(neng)導致(zhi)分配系(xi)統(tong)中的(de)生物(wu)(wu)生長。在(zai)BAC去(qu)除(chu)(chu)這些(xie)可(ke)生物(wu)(wu)降解化合(he)物(wu)(wu)會導致(zhi)生物(wu)(wu)再生長的(de)控制和殘(can)留氯的(de)穩定(ding)性增(zeng)加。有機碳在(zai)穩態條件下可(ke)吸收(AOC)有機碳和生物(wu)(wu)降解(BDOC)在(zai)50%到100%之間報告了(le)去(qu)除(chu)(chu)效率。此外，這一過(guo)程還可(ke)能(neng)(neng)導致(zhi)臭(chou)氧化副(fu)產品完(wan)全消除(chu)(chu)健康問題(ti)，并(bing)對(dui)未來有規(gui)定(ding)。這些(xie)包括一些(xie)短鏈醛。

　　生物活性(xing)顆粒活性(xing)炭也可以(yi)有(you)效消除合成(cheng)有(you)機化(hua)學(xue)物質，如(ru)苯(ben)，甲苯(ben)，以(yi)及(ji)像莠(you)去(qu)津這(zhe)樣的(de)農藥，這(zhe)些都(dou)有(you)健康(kang)問題。該方法還可以(yi)降低味(wei)道和(he)氣味(wei)化(hua)合物如(ru)短鏈(lian)醛(水(shui)果)，胺(an)和(he)脂(zhi)族醛(魚腥味(wei))和(he)酚(fen)類和(he)氯化(hua)酚(fen)(防腐(fu)/藥用)的(de)濃度。

　　*后(hou)，生物(wu)活性(xing)炭可以通過消除競爭吸(xi)附點的物(wu)質來提高顆粒活性(xing)炭對非(fei)生物(wu)或非(fei)生物(wu)降解化合(he)物(wu)的吸(xi)附能力。這有時被(bei)稱為生物(wu)再生效(xiao)應。