生物活性炭技術在水處理中的研究與應用

張永林 王繼生 杜建平

【摘 要】生物活性炭技術與單一生物法以及活性炭法相比，顯著提高了水處理能力以及處理效果，在發(fā)達國家的廢水回用、工業(yè)廢水處理以及污染水源凈化項目中得到廣泛應用。本文從飲用水水源處理、生活污水處理以及工業(yè)廢水處理三個方面研究了生物活性炭技術在水處理中的應用，具備相當的理論價值與實際價值。

【關鍵詞】生物活性炭技術；水處理；應用

一、引言

生物活性炭技術起源于上世紀70年代，其主要作用機理是利用粒狀活性炭的孔隙結構以及其寬大的表面積來吸附水中的有機污染，起到對污水進行高效處理的效果，生物活性炭技術與單獨的生物法活性炭法相比，其對污水的處理能力有了明顯的提高，處理效果也比較強，在發(fā)達國家的廢水回收利用、工業(yè)廢水處理、污染水源凈化等項目中得到廣泛應用，同時中國也將生物活性炭技術納入水處理實踐。本文論述了生物活性炭技術在水處理中的研究以及應用。

二、生物活性炭技術在水處理中的應用

（一）飲用水源處理

生物活性炭技術在飲用水水源處理中的應用可以有效改善感官指標，提高后續(xù)消毒功能，改善飲用水水質?；谏镂揭约吧锝到獾墓ぷ髟?，生物活性炭可以富集飲用水中的微生物，并快速吸附飲用水中溶解的有機物。與此同時，微生物還可以通過吸附在生物活性炭表面的有機物獲得營養(yǎng)，并能再生約20%的活性炭。

如今，人們已經從理論和實踐中證明了，使用生物活性炭進行生活污水的處理，是一種高效而且環(huán)保的處理方式，因為生物活性炭本身的制造過程清潔且環(huán)保，不會產生副產品，同時其在去除非離子合成表明活性劑時具有非常好的效果。相關演技顯示，使用生物活性炭進行高強度的生活污水處理時，其處理效果好，運行穩(wěn)定，不易發(fā)生波動。

（二）工業(yè)廢水處理

（1）印染廢水

眾所周知，印染廢水中含有大量的化學染料以及各類化學添加劑，這些物質組成成分復雜，因此具有廢水色度高、COD含量高、生化處理困難等一系列特點。如果對此類廢水的綜合處理工藝采用“生物活性炭”、“酸化預處理”、“絮凝過濾”以及“生化處理”，基本上可以滿足我國在2005年頒布的《城市循環(huán)用水工業(yè)用水水質標準》的要求。近幾年，這一工藝流程已經在大部分工業(yè)廢水處理企業(yè)中實行。運行結果表明，無論是有機耗氧量、異味還是出水顏色，都能達到相應的標準，且穩(wěn)定，具有良好的應用效果。當然，生物活性炭技術以及其他工藝的結合也能有效地處理工業(yè)廢水。例如，由坎特伯雷大學（新西蘭）以及貝爾法斯女王大學（英國）聯合開發(fā)的STR（生物活性炭攪拌罐反應器）就在對于印染廢水的處理上取得了優(yōu)異的成果，研究人員設置了4組對照組進行對比試驗，分別為生物活性炭技術、生物砂床技術、純生物降解技術以及純活性炭吸附技術。試驗取得了以下成果：首先，四種方法對印染廢水均有一定的脫色效果。其次，生物砂床技術的應用效果略高于簡單生物降解技術，研究人員分析后，認為其主要原因是生物砂床具有較高的生物生長率，這寫生物使得有色物質的去除以及生物吸附左右大幅降低。再次，在試驗初期，由于生物活性炭中存在著大孔隙，因此這些孔隙很快就會被廢水中的營養(yǎng)物完全堵塞，導致其初始的工作效率很低。然而，一旦經過初始階段，在“活性炭的生物吸附以及生物降解”的聯合作用下，生物活性炭的脫色效果明顯提高，效果顯著。第四，如果STR（生物活性炭攪拌罐反應器）工作于高速狀態(tài)，由于水流速度過快將導致固定床系統(tǒng)的吸附效率以及顆?；钚蕴可系倪^量生物質將顯著降低。

（2）制藥廢水

制藥廢水與一般生活污水在組成成分上有很多不同，通常來說，其中的有機物顏色深、固體懸浮固體濃度高、有機物種類繁多、有機物濃度高以及固體懸浮固體成分復雜，而且還有能抑制物質降解以及細菌生長的抗生素。常規(guī)的污水處理方法通常很難取得顯著效果，一些學者使用厭氧生物活性炭流化床處理生產硝基咪唑和氯苯胍的制藥廠的廢水，試驗結果顯示，生物活性炭技術出水穩(wěn)定，穩(wěn)定性好，污水停留時間短，即可以減少COD含量80%以上。比利時Gen大學使用（生物活性炭氧化過濾系統(tǒng)）處理制藥廢水。處理結果顯示，處理后COD濃度低于25毫克/升，COD去除率為70%。將魚放入處理過的水中進行檢測，沒有發(fā)現慢性毒性。

（3）含油廢水

隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，含油廢水的排放量日益增加，在鋼鐵工業(yè)、機械工業(yè)以及石化工業(yè)等的工業(yè)廢水中常常還有大量的油，對于這些含油廢水，如果不進行處理直接將其排入水體，極易造成光照降低，厭氧細菌大量繁殖，水中缺氧，水體生物死亡的問題，從而引發(fā)對水體生態(tài)環(huán)境造成更大的污染。目前，工業(yè)現場主要采用吸附技術、聚結技術以及混凝技術等三種方法處理含油廢水。然而，這些純粹的物理以及化學處理技術，只能單方面地保證廢水中油類物質達標排放，卻無法降低廢水中的好氧有機污染物達標排放。因此，如果將此類含有廢水直接排入附近的水體，這將不可避免地對附近水域的水質產生重大影響。除此之外，大多數含油廢水存在生化指標低以及水量波動大的問題。如果采用傳統(tǒng)的生化處理工藝，必然會帶來一系列的運行問題、管理問題以及操作問題。但是，生物活性炭技術在這一方面存在明顯的優(yōu)勢。一些學者進行了相關的研究實驗證明，生物活性炭技術在含油廢水的處理效果上明顯優(yōu)于二次氣浮工藝以及顆?；钚蕴抗に?，油膜質量濃度小于5毫克/升，去除水體中的COD53%，去除80%層油膜。此外，一些學者已經推進了石油化工企業(yè)含油廢水的處理，并且在處理過程中采用了生物活性炭技術。處理結果表明，水體中污染物的去除效果更好，COD去除率為69.6%，含油量、NHS-N、出水COD、BOD、濁度等指標明顯高于國家回用水標準。

（4）垃圾滲濾液

影響垃圾滲濾液性質的因素很多，但一般公認可以分為三種，即物理因素、化學因素以及生物因素。相關研究表明，垃圾滲濾液中PH值在4-9之間、COD含量為mg/L、BOD含量通常高達為-mg/L。從其本質上看，垃圾滲濾液是一種高濃度有機廢水，其具體組成成分復雜，處理困難。如果未經有效處理就直接排放，不可避免地會出現環(huán)境污染問題。如果將“生物活性炭技術”以及“其他水處理工藝”一起用于垃圾滲濾液的處理，不僅可以保證可靠穩(wěn)定的出水，還可以去除其中的所有氣味、色度以及難溶物質，為污水處理達標提供了強有力的保障。

三、結語

生物活性炭技術在水處理技術中心具有高去除效率、長使用周期、維護方便、低運行成本以及凈化效果好等一眾優(yōu)點，因此，其在未來的工業(yè)現場生產過程中有著廣闊的發(fā)展前景。

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