果壳活性炭臭氧化技术为何能够快速的发展
做为废水处理中常用的一种有效吸附剂-活性炭，其再生技术的研究具有重要意义，本文对热再生法、生物再生法等传统的活性炭再生技术进行了回顾，同时也对目前新兴的活性炭再生技术，如超临界流体法、催化湿式氧化法、超声波法和微波加热法等进行了介绍与讨论。
随着世界各国经济的高速发展，人们的生活水平不断提高，饮用水的卫生和安全也受到越来越广泛的关注。从六十年代末开始欧美发达国家在饮用水处理中较普遍地采用了活性炭，以进一步去除水中的有机污染物，这时活性炭处理前多采用预氯化。在此情况下，炭床进水中含有游离氯，微生物的生长受到抑制，炭床中没有明显的生物活性。
在长期使用的颗粒状活性炭滤池中，发现有浓集在活性炭表面的有机物，因此是微生物生长的良好基地。人们发现，活性炭滤池出水中，细菌菌落数较进水增多，同时滤床中有粘膜生成。造成出水水质变坏，滤床堵塞。人们采用频繁的滤池反冲洗、预氯化，以及使用加NaOH或氯化的水反冲洗等方法来抑制细菌的生长。采用上述方法，存在着操作麻烦，运行成本高，以及加氯杀菌方法造成水中有机氯含量增高等问题，因此60年代末、70年代初生物活性碳技术随着粒状活性炭和臭氧在净水中的应用也发展了起来。这里所指的生物活性炭法，即包括臭氧预氧化、沙滤池的活性作用、果壳活性炭的生物作用和吸附作用，以及臭氧后氧化作用，组成的臭氧—活性炭联合工艺。
生物活性炭技术的优点：
（1）可使水中溶解性的锰和铁转化为难溶性的氧化物，易于在砂滤池中去除。
（2）预氧化使后面砂滤池及活性炭滤池能在好气条件下运转，防止出水发臭。而且由于好氧菌的作用，可以延长活性炭滤池的使用周期。
（3）增加水中溶解氧，氧化分解水中有机污染物，特别是难以被生物降解的高分子有机物（如腐植酸），降低活性炭滤池的有机负荷，和使大分子的有机物变成小分子的有机物，易于被活性炭吸附。
（4）生物活性炭对氨的去除率较一般活性炭吸附高得多。
（5）水中的氨经生物作用转化为硝酸盐，取消了为了除氨的折点加氯法。因而避免水处理过程中有机氯的增加，节省了化学药剂费用。
（6）活性炭的使用周期可以延长到2～3a不用再生。但对含有卤代甲烷的水，使用周期仅有几个月，对三卤代甲烷的使用周期就更短。
生物活性炭法的主要缺点是：由于去除水中氨的同时，水中硝酸盐含量升高，饮用水对硝酸盐含量有一定要求。因此使用时要根据具体水质而确定是否适用。生物活性炭法对水质的PH值、重金属含量有一定要求。因为生化作用PH值在7.8～8.0。水中有抑制生物生长的重金属时也不宜采用。
臭氧化与活性炭吸附的一次联合使用是1961年在德国Dusseldorf 市Amstaad水厂中开始的8。由于该厂水源--莱茵河水质不断恶化，原有的河岸过滤→臭氧化→过滤→加氯的工艺已不能满足要求，为了提高出水水质，进一步消除嗅味，在过滤后又加上了活性炭吸附。该流程与当时一般采用的预氯化活性炭流程相比较，出水水质明显提高，炭的使用周期大为延长。此后，经过多年的使用和研究，逐渐认为炭床中大量生长的微生物所具有的生物活性是处理效率提高和炭使用周期延长的主要原因。
传统的果壳活性炭再生技术除了各自的弊端外,通常还有三点共同的缺陷:再生过程中活性炭损失往往较大;再生后活性炭吸附能力会有明显下降;再生时产生的尾气会造成空气的二次污染。因此,人们或对传统的再生技术进行改进,或探索再生技术。
以预臭氧化代替预氯化，可以使水中一些原来不易生物降解的有机物变成可生物降解的有机物，臭氧化的同时还可提高水中溶解氧的含量。此外，水中溶解臭氧的浓度很低，自分解速度又快，活性炭对溶解臭氧有催化分解作用，因此不会抑制床中微生物的生长，与预氯化时的情况完全不同。上面这些因素都可促进床中微生物的生长。在适当的设计和运行条件下，活性炭床中保持好氧状态，在炭粒表面生长着大量的好氧微生物，充分发挥了它们对有机物的分解作用，显著地提高了出水水质，并延长了活性炭的使用周期，由于这种活性炭具有明显的生物活性，后来被称之为生物活性炭。
生物法简单易行,投资和运行费用较低,但所需时间较长,受水质和温度的影响很大。微生物处理污染物的针对性很强,需就特定物质专门驯化。且在降解过程中一般不能将所有的有机物彻底分解成CO2和H2O,其中间产物仍残留在活性炭上,积累在微孔中,多次循环后再生效率会明显降低，因而限制了生物再生法的工业化应用。
法国是在给水处理厂应用臭氧化技术的国家，臭氧化-双过滤技术是其工艺特色。Rouen La Chapella水厂以地下水为原水，处理能力５万m3/d，由于水体污染以及地下水的过度开采，导致水中氨氮、铁、锰和有机污染物浓度过高。为解决这些问题，1976年饮用水深度净化设施投入使用，该工艺采用两阶段臭氧化流程9。水经过预臭氧化（接触时间为4min，平均臭氧投量0.5mg/l），进入双层滤池，滤料采用石英砂和活性炭。之后进行后臭氧化（水力停留时间10min，投量为0.6mg/l），然后安全投氯。处理后以有机物的综合指标衡量，去除率可达50％以上，而臭氧化与双层过滤对去除挥发性有机氯化物效果也很显著。
瑞士使用臭氧处理地下水和地表水已有近半个世纪的历史，苏黎世Lengg水厂处理能力25万m3/d。该水厂将臭氧和活性炭结合使用，以去除水中的有机污染物10。臭氧的投加方式为预臭氧化和中间臭氧化，其投加总量为3.0mg/l。通过取消预氯化，消除了饮用水的卤仿、醛和酮类物质。预臭氧化的投量为0.4～2ｍｇ／l，对水进行消毒，同时消除藻类，部分地去除色度和嗅味，并控制总三卤甲烷（THMS）的生成。中间臭氧化可氧化水中的有机物质，并再次消毒，其氧化产物为易生物降解的小分子有机物。由于生物作用，活性炭的使用周期可由１年延长到３～５年。
这些臭氧化－生物活性炭技术的应用，为饮用水深度净化工艺技术研究提供了有益的借鉴，对开发具有特色的臭氧化－生物活性炭技术起到积极的促进作用。
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