第一作者:施 红,女,1981年生,硕士研究生,主要从事生物载体在水处理中的应用研究。
湖滨控制系统包括河口湖滨湿地的生态修复、河口水生系统修复等。
5 结语
研究区未经处理的生活污水,直接或间接地排入地表水体,已经成为引起当地水环境恶化的重要因素之一。除此之外,自然村庄周围的露天粪缸、垃圾堆、分布于房前屋后以及河流旁边分散养殖产生的畜禽粪便等污染源,在暴雨期转化为非点源,以暴雨径流的形式排向河网,冲刷至下游直至太湖,所有这些村落污染已成为非点源污染的重要组成部分。
随着农村人们生活水平的逐步提高,水冲厕所推广使用比例的增高,生活污水的排放量会逐年增加,由于当地环境基础设施建设严重滞后,农村生活引起的非点源污染问题会日益突出,水网区农村生活引起的非点源污染控制问题需要逐步得到加强。参考文献
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2 曹丽萍.非点源污染控制管理政策及其研究进展.地理与地理信息科学,2004,20(1):90～94
3 郭红岩.太湖一级保护区非点源磷污染的定量化研究.应用生态学报,2004,15(1):136～140
责任编辑:闵 怀 (修改稿收到日期:2005205208)
生物活性炭在生活污水处理中的基础研究
施 红1 吴云海1 努尔丁巴依2 杜 冰1
(1.河海大学环境科学与工程实验中心,江苏 南京210098;
2.新疆伊犁师范学院生物化学与环境科学系,新疆 伊犁835000)
摘要 探讨利用粒状生物活性炭(G BAC)和固定粉状生物活性炭(IPBAC)对人工废水COD Mn处理的效果。结果表明,G BAC 和IPBAC中微生物的生长(UV254)与运行周期密切相关。G BAC和IPBAC运行初期内,炭表面的生物膜逐步形成,微生物不稳定,从而导致UV254值波动较大。随着运行周期的延长,生物膜生长逐步趋于稳定。随着炭层高度的增长,生物活性炭对COD Mn的去除率也越大。G BAC与IPBAC对COD Mn都有很高的去除率,但G BAC对COD Mn的去除率高于IPBAC。
关键词 粒状生物活性炭 固定粉状生物活性炭 UV254 COD Mn 生活污水
Sew age treatment using biological activated carbon S hi Hong1,W u Yunhai1,N uerdingbay i2,D u B ing1.(1.Ex2 peri ment Center of Envi ronmental Science and Engineering,Hehai Universit y,N anj ing J iangsu210098;2.De2 partment of B ry and Envi ronmental Science,X inj iang Yili N ormal College,Yili X inj iang835000) Abstract: Granular biological activated carbon(G BAC)and immobilized powder biological activated carbon(IP2 BAC)were used to remove COD Mn f rom an artificial wastewater.The experimental results show that the growth of the microorganisms in the G BAC and IPBAC(UV254)has close relationship s with G BAC and IPBAC operational cy2 cle.The new biomembrane of G BAC and IPBAC carbon surface takes shapes gradually.In initial stage,the microor2 ganisms were unstable,and caused UV254value to fluctuate with time.With the extension of operational cycle,the bi2 omembrane grew and became stabile.With the height of carbon layer increased,the COD Mn removal also increased, with G BAC was more effectively than IPBAC.
K eyw ords: Granular biological activated carbon(G BAC) Immobilized powder biological activated carbon(IP2 BAC) UV254 COD Mn Sewage
近年来,随着城市化进程不断加快,大量未经处理或处理未达标的城市污水直接排放到江河湖泊,导致水环境污染加剧。据统计,我国目前城市生活污水排放量以年均5%的速度递增,并在1999年首次超过工业污水排放量,已成为江河湖泊水体的主要污染源。因此,治理生活废水已成为刻不容缓的课题。 活性炭作为一种优良的吸附剂,因其独特的孔隙结构和表面活性官能团及稳定的化学性能,耐强酸及强碱,能经受水浸、高温、高压等优点受到人们的青睐,在水处理方面发挥着日益重要的作用[1]。但是,活性炭存在着吸附易饱和、再生成本高等问题。于是,人们将微生物降解污染物的作用与活性炭的吸收作用结合来处理废水,即生物活性炭法。它包括生物降解与活性炭吸附两个过程,既延长了活性炭的吸附
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?施 红等 生物活性炭在生活污水处理中的基础研究
饱和时间,又强化了活性炭的吸附处理效果[2],因而受到广泛的关注。目前,世界上许多国家都已经采用这一新技术,尤其在欧美国家更为广泛[3,4]。我国也有企业使用这一技术,如北京某毛纺厂就采用生物活性炭处理染料废水[5]。本实验研究粒状生物活性炭(G BAC )和固定粉状生物活性炭(IPBAC )对生活污水处理的效果及其机理。由于实际的生活污水成分复杂,因而实验采用人工废水模拟生活污水。1 实 验1.1 实验材料
粒径>0.9mm 的粒状活性炭(煤质型,宜兴市某活性炭有限公司)用蒸馏水煮沸20min 后冷却至室温。然后将其放置在105℃的烘干箱内干燥24h 。冷却得到洗净的粒状活性炭,备用。 由于粉末活性炭直接投入反应器内后,易造成出水时粉末活性炭随水流失。故将粉末活性炭(木质型,宜兴市某活性炭有限公司)与海藻酸钠溶液搅拌混匀,滴入10%CaCl 2溶液中。形成直径在4～6mm 范围内的球形体,即粉末活性炭被固定,备用。 将上述制备好的粒状活性炭和固定粉状活性炭分别浸入20L 的含菌合成废水(废水中的细菌总数为1.36×107个/mL )中7d ,制得粒状生物活性炭和固定粉状生物活性炭。1.2 试 剂 高锰酸钾(江苏宜兴某化学试剂厂)、草酸钠(上海某化工厂)、浓硫酸(南京某试剂厂,98%)、无水氯化钙(江苏常州某试剂厂)、葡萄糖(广东某化工厂)、尿素(上海某生物科技有限公司)、磷酸二氢钾(汕头市某试剂厂),以上试剂均为分析纯。海藻酸钠(化学纯,中国医药集团某化学试剂公司)。1.3 人工废水 取0.5g 葡萄糖,0.01g 尿素,0.01g 磷酸二氢钾溶于1000mL 自来水中,测得COD Mn 236.60mg/L ,UV 2540.389,p H 5.16。1.4 分析方法
COD Mn :参照G B 11892-89[6];UV 254:使用UV 21201紫外可见分光光度计(北京某仪器公司);p H :使用6010型p H 计(上海某电子有限公司)。1.5 实验装置及条件1.5.1 吸附实验 量取150mL 人工废水加入250mL 烧瓶中,分别加入不同质量的粒状或粉末状活性炭。在恒温(20℃)震荡器上震荡4h 达到吸附平衡。测其COD Mn 值。1.5.2 炭柱实验
取两根由有机玻璃制成的高1m ,内径0.026m
的柱体。间隔0.10m 设一个取水孔(如图1)。分别装入221.61g 粒状生物活性炭和293.87g 固定粉状生物活性炭。用蠕动泵(B TOOM 21515Z )将人工废水以0.435L/h 的流量从下方进口引入,经炭层后从上方出口流出。连续进水
,温度在17～26℃。
图1 实验装置
2 结果与讨论
2.1 G BAC 和IPBAC 对UV 254影响
不可见紫外光谱波长范围为200～400nm ,即
近紫外区,也称为石英紫外区,分子量不同的有机物在这一区域通常具有不同的紫外吸收特性。UV 254表示的是波长254nm 处有吸收峰的有机物[7]。UV 254可以作为三卤甲烷(T HMs )的前驱物(T HM 2FP )、总有机碳(TOC )、溶解性有机碳(DOC )等指标的替代参数[8],同时,这些物质也与微生物细胞生长密切相关。因此,可用UV 254间接表征微生物的生长状况。从图2可以看出,用G BAC 和IPBAC 处理的废水中UV 254值变化趋势基本相同。在本实验
运行的25d 中,UV 254值波动较大,可能是由于温度
图2 G BAC 和IPBAC 柱UV 254随时间变化
变化,导致活性炭对污染物的吸附发生变化,而这些物质又是微生物的营养物,从而使得微生物生长代谢受到影响。但随时间的延长UV 254的值总体呈下降趋势。这可能是因为此时活性炭表面的生物膜正逐步形成,微生物不断生长与脱落。随着时间的推移,生物膜逐步趋于稳定,而使游离在人工废水中的
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875? 环境污染与防治 第27卷 第8期 2005年11月
微生物量减少的缘故。
2.2 不同高度炭层对COD Mn 去除率的影响
从图3可以看出,随着炭层高度的增加,对COD Mn 的去除率也在增加。这是因为当炭层高度不同时,活性炭总量也不同,高度越大时,活性炭总量越多,因而吸附位点也越多,吸附量越大,且同时微生物的量也越多,从而导致对COD Mn
的去除率增加。
图3 不同高度炭层对COD Mn 去除率的影响
2.3 对COD Mn 去除率的影响
生物活性炭对有机污染物的去除中,起主要作
用的是微生物的降解作用,活性炭只是作为供微生物繁殖和栖息的生物载体[9,10]。表1和表2表示的是吸附实验中粒状活性炭和粉末状活性炭对COD Mn 的吸附值。从表1和表2可以看出,活性炭在单纯的吸附作用下能较好地吸附废水中的污染物质,而这些污染物质又是微生物的营养物,因而也就能促进微生物的生长代谢,提高生物活性炭对废水的处理效果。从图4可以看出,G BAC 和IPBAC 对合成废水中的COD Mn 的平均去除率分别高达82.12%和79.36%。
表1 粒状活性炭对COD Mn 的吸附值
粒状活性炭投加量
/g COD Mn 平衡浓度
/(mg ?L -1)
COD Mn 的吸附量
/(mg ?g -1)
0.10232.09 6.770.30225.92 5.340.50
181.80
16.44
表2 粉末活性炭对COD Mn 的吸附值
粉末活性炭投加量
/g COD Mn 平衡浓度
/(mg ?L -1)
COD Mn 的吸附量
/(mg ?g -1)
0.75216.91 3.941.
20
209.24
3.42
图4 G BAC 和IPBAC 柱COD Mn 的去除率随时间的变化
同时,从图4可以看出,在炭柱运行的初期,IP 2
BAC 柱对COD Mn 的去除率大于G BAC 柱,这可能是因为在运行初期,生物膜尚未成熟,炭柱对COD Mn 的去除主要还是依靠炭的吸附作用,G BAC 柱中的污染物直接被吸附在颗粒炭的孔隙中,而
IPBAC 柱中的污染物吸附则分两步,大分子的物质
被海藻酸钠截留,小分子的物质则穿过海藻酸钠膜,被粉末炭吸收。与粉末活性炭相比,单位质量的颗粒活性炭的吸附量比较少[11]。而在炭柱运行的后期,IPBAC 柱对COD Mn 的去除率却小于G BAC 柱,这可能是因为炭内的微生物得到被吸附在炭内的污染物质作为营养源提供充足的营养,生物活性提高、繁殖加快。测定此时IPBAC 柱和G BAC 柱内的微生物总数分别为2.83×106个/g 炭和1.63×106个/g 炭。由于海藻酸钠吸附大量大分子有机物后,其表面吸附容积减少,使得小分子有机物难以进入粉末活性炭内部,造成粉末活性炭吸附解吸附困难,从而引起微生物降解作用难以充分发挥。3 结 论
(1)处理后废水中UV 254值与G BAC 和IPBAC
运行周期有密切的关系。G BAC 和IPBAC 短期内
运行炭表面新的生物膜逐步形成,微生物不稳定,从而导致UV 254值波动较大。随着运行周期的延长,生物膜生长逐步趋于稳定。
(2)随着炭层高度的增长,生物活性炭对COD Mn 的去除率也增大。
(3)G BAC 对COD Mn 的去除率高于IPBAC 对COD Mn 的去除率。主要原因在于由于海藻酸钠吸附大分子有机物后,造成其表面吸附容积减少,使得粉末活性炭吸附解吸附困难,从而引起微生物降解作用难以充分发挥。参考文献
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京:东南大学出版社,2002.429
责任编辑:陈泽军 (修改稿收到日期:2005204227)
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975?施 红等 生物活性炭在生活污水处理中的基础研究
活性炭在水处理中的特点、性质及应用 活性碳主要依靠其高吸附能力的特性，有效去除水中的氯、异色、异味、重金属等。带活性碳的水过滤器，是美国销售最广的净水装置。活性碳是以椰子壳为原料，颗粒均匀。表面具有大量微孔，形成巨大的比表面积（1克活性碳能吸附微尘的面积相当于2亩地大小），活性碳主要依靠其高吸附能力的特性，吸附水中的氯、异色、异味等，也有以杏核壳等为原料的果壳碳和以煤为原料的煤质碳，吸附性能较椰壳碳差，价格也便宜很多。 任何表面都有自发降低表面能的倾向，由于固体表面难于收缩，所以只能靠降低界面张力的办法来降低界面张力的方法来降低表面能，这也就是固体表面能产生吸附作用的根本原因。由于活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，对水中溶解的有机物，如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，而且对用生物法及其他方法难以去除的有机物，如色度、异臭、表面活性物质、除草剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成的有机化合物都有较好的去除效果，因此活性炭吸附技术在水处理中已得到广泛应用。 活性炭的特点 活性炭是一种多孔性含炭物质，具有发达的微孔构造合巨大的比表面积。它包括许多种具有吸附能力的碳基物质，能够将许多化学物质吸附在其表面上。活性炭最初用于制糖业，后来广泛用于去除污水中的有机物合某些无机物。 活性炭的性质 活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，密度比水小，是多孔的疏水性吸附剂。 活性炭的作用 活性炭产生吸附的主要原因是固体表面上的原子力场不饱和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。固体从溶液中吸附溶质分子后，溶液的浓度将降低，而被吸附的分子将在固体表面上浓聚。活性炭在制造过程中，其挥发性有机物被去除，晶格间生成了空隙，形成许多不同形状、不同大小的细孔。通常活性炭颗粒中的孔隙占颗粒总体积的70%～80%。这些孔隙形状多样，孔径分布范围很广，细孔壁的总表面积即比表面积一般高达500～1700平方米/克。这就是为什么活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。 活性炭的吸附特性不仅与细孔构造和分布情况有关,而且还与活性炭的表面化学性质有关。活性炭本身是非极性的,其含量及电荷随原料组成、活化条件不同而异,低温活化(< 500℃)的碳可以生成表面酸性氧化物,水解后可以放出H+。
活性炭的选型、投入与活性炭滤池的运行维护 张捷，徐子松 (桐乡市水务集团有限公司，桐乡314500) 摘要。本文重点介绍了桐乡市自来水公司果园桥水厂活性炭的选型、投入以及活性炭滤池的运行维护情况。通过对活性炭滤池不同规格活性炭运行情况进行系统的跟踪分析，摸索活性炭滤池的运行维护管理经验，旨在优化活性炭滤池的运行，为今后的设计和运行管理提供借鉴。 关键词t活性炭：活性炭滤池：运行维护 O．前言 近年来，作为桐乡市果园桥水厂供水水源的大运河支流康泾塘受到有机污染的程度越来越严重(见表一)。在人们对生活质量的需求不断提升的前提下，对饮用水质量的要求也越来越高。针对日益恶化的源水水质，采用预处理及深度处理工艺成为提高供水水质的必要手段，也是今后国内水处理发展的趋势。深度处理中的臭氧活性炭工艺是目前处理微污染源水最有效的手段之一，在国内外研究应用已有70多年历史。活性炭过滤是深度处理工艺的最后阶段，更是必不可少的环节。对活性炭滤池科学的运行维护能够有效的提高供水水质、节省制水成本、延长活性炭的使用周期。果园桥水厂对此有多年的实践，有必要作一次全面的总结。 1．工艺概况 臭氧活性炭深度处理工艺利用臭氧的强氧化性改变大分子有机物的性质和结构、利用活性炭的吸附性能以及附着在活性炭表面上的生物膜的生物降解作用去除水中有机物，达到净化水
质的目的。 臭氧的氧化能力极强，仅次于氟，在活性炭过滤前投加臭氧可以杀死细菌、去除病毒、氧化水中有机物、提高水中有机物的可生化性，增强活性炭吸附的生物作用，有利于活性炭对有机物的去除，还可以延长活性炭的再生周期。 活性炭对分子量在1500以下的环状化合物、不饱和化合物以及分子量在数千以上的直链化合物(糖类)有较强的吸附能力，对去除腐殖酸、异臭、色度、农药、烃类有机物、有机氯化物、洗涤剂等有很好的效果，特别是对致突变物质及氯化致突变物前驱物的良好吸附，进一步降低了出水的致突变活性。 许多实验研究证明，为了抑制饮用水中大肠杆菌的生长，需要达到AOC<50 ug／L，TOC<2mg／L，活性炭表面附着的生物膜具有生物降解作用，在常规处理之后进行生物处理对致突物有一定的去除效果，使出水达到更好的生物稳定性，管网水也获得了更长的保质期。 果园桥水厂的水质“革命”作为一个技改项目在市人大会议上提出，并列为桐乡市2003年为民办实事的十件大事之一。采用生物接触氧化预处理+常规处理+臭氧活性炭深度处理为全过程的水处理新工艺，一期工程设计规模为8万m3／d，在原有常规处理工艺的基础上新增预处理及深度处理工艺，2002年7月开工，2003年5月竣工投产；二期工程设计规模为7万m3／d，为一套完整的预处理+常规处理+深度处理工艺，2003年8月开工，2004年7月竣工投产。两期工程全部竣工并投入运行后，果园桥水厂的水处理工艺从原来的单一常规处理迅速跃升至国内先进水平。 臭氧投加点在活性炭过滤之前，根据实际水质情况投加量为l～3mg／L，臭氧接触时间为15min。活性炭滤池分为10格，一期7格为1．5mm柱状炭，3格为8X30目破碎炭，二期10格全部为12X40目破碎炭，利用原有反冲洗水塔中的砂滤池出水对炭层进行反冲洗，通
生物技术基础名词解 释 Revised on November 25, 2020
第一章 1、现代生物技术:也称生物工程。在分子生物学基础上建立的创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物。 2、基因重组：gene recombination 造成基因型变化的核酸的交换过程。 3、酶工程：enzyme engineering 酶制剂在工业上的大规模应用，主要由酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和生物反应器四个部分组成。 4、蛋白质工程：protein engineering 按人们意志改变蛋白质的结构和功能或创造新的蛋白质的过程。 5、快速无性繁殖： 7、生物工程：bioengineering应用生命科学及工程学的原理，借助生物体作为反应器或用生物的成分作工具以提供产品来为社会服务的生物技术。包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程等。 8、细胞工程：cell engineering应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过类似于工程学的步骤在细胞整体水平或细胞器水平上，遵循细胞的遗传和生理活动规律，有目的地制造细胞产品的一门生物技术。 9、发酵工程：是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。 10、转基因工程：转基因工程又叫重组DNA技术，重组是指在体外将分离到的或合成的目的基因（object gene）,通过与质粒、病毒等载体（vector）重组连接，然后将其导入不含该基因的受体细胞(host cell)，使受体细胞产生新的基因产物或获得新的遗传特性。 11、生物固氮：是指固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程。 12、人类基因组计划：human genome project于20世纪80年代提出，由美、英、日、中、德、法等国参加并于2001年完成的针对人体23对染色体全部DNA的碱基对（3×109）序列进行排序，对大约25 000基因进行染色体定位，构建人类基因组遗传图谱和物理图谱的国际合作研究计划。 13、愈伤组织：callus;calli(复) 原指植物体的局部受到创伤刺激后，在伤口表面新生的组织。它由活的薄壁细胞组成，可起源于植物体任何器官内各种组织的活细胞。现多指切取植物体的一部分，置于含有生长素和细胞分裂素的培养液中培养，诱导产生的无定形的组织团块。 第二章 一、名词解释 1 、DNA变性：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程叫DNA的变性。DNA的变性是DNA二级结构破坏、双螺旋解体的过程。DNA的变性中以DNA的热变性最常见。 1.增色效应：DNA变性时其溶液0D260增高的现象。：热变性的DNA是在一个相当窄的温度范围内完成。在这一范围内。医学教`育网搜集整理紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为DNA 的解链温度，又称融解温度（meltingtemperature，Tm）。其大小与G+C含量成正比。 2、复制子：（replicon）是DNA复制是从一个DNA复制起点开始，最终由这个起点起始的复制叉完成的片段。DNA 中发生复制的独立单位称为复制子。每个复制子使用一次，并且在每个细胞周期中只有一次。 3、启动子：promoter DNA分子上能与RNA聚合酶结合并形成转录起始复合体的区域，在许多情况下，还包括促进这一过程的调节蛋白的结合位点。 4、内含子：（introns）是真核生物细胞DNA中的间插序列。这些序列被转录在前体RNA中，经过剪接被去除，最终不存在于成熟RNA分子中。内含子和外显子的交替排列构成了割裂基因，在前体RNA中的内含子常被称作“间插序列”。 5、限制性内切酶：生物体内可以识别并切割特意的双链DNA序列的一种内切核酸酶，简称限制酶。它们能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保护细胞原有的遗传信息。 6、酶切位点：DNA上一段碱基的特定序列，限制性内切酶能够识别出这个序列并在此将DNA序列切成两段。 7、PCR：聚合酶链式反应，其英文Polymerase Chain Reaction是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法,由高温变性、低温退火（复性）及适温延伸等几步反应组成一个周期,循环进行,使目的DNA得以迅速扩增,具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点。它不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究,还可用于疾病的诊断或任何有DNA,RNA的地方．
在废水处理中，活性炭主要是用来去除废水中的污染物，达到深度净化的目的。活性炭具有发达的孔隙结构和表面积，具有较强的吸附性能，吸附后的水可以达到国家净化的标准，吸附的性能稳定，可以达到最佳的吸附效果，具有一定的经济效益。 活性炭在净化废水中具有相当长的发展历史，在活性炭表面的吸附容积式有限的，只适合于处理含汞量低的废水。若含汞的浓度高，就要用化学沉淀法进行处理。它具有较强的物理和化学性能，可以阻止毒物的吸收，同时活性炭与多种化合物相结合，解毒的作用大。 在生产中应用的活性炭种类有很多。一般制成粉末状或颗粒状。粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用。颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭. 1.活性炭吸附 活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。 2.影响活性炭吸附的因素 吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标.吸附能力的大小是用吸附量来衡量的。而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间
内所吸附的物质量。在水处理中，吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。 活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。 污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量.吸附反应通常是放热反应，因此温度低对吸附反应有利。 当然，活性炭的吸附能力与污水浓度有关。在一定的温度下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。 3、活性炭在污水处理中的应用 在工业生产中，金银的湿法提取、化学纤维的生产、炼焦、合成氨、电镀、煤气生产等行业均使用氰化物或副产氰化物，因而在生产过程中必然要排放一定数量的含氰废水。 活性炭用于净化废水已有相当长的历史，应用于处理含氰废水的文献报道也越来越多.但由于CN、HCN 在活性炭上的吸附容量小，一般为3 mgCN/ gAC～8 mgCN/ gAC(因品种而异)，在处理成本上不合算。 1）活性炭处理含汞废水
【臭氧- -生物活性炭工艺】的设计与运行管理 臭氧- 生物活性炭工艺的设计与运行管理 张金松, 范洁, 乔铁军 (深圳市水务〈集团〉有限公司, 深圳518031) 摘要: 针对臭氧—生物活性炭工艺设计和运行管理的重点问题,首先对工艺设计中的活性炭滤料选择、活性炭滤层结构设计、活性炭池型选择、臭氧系统选择、臭氧接触池优化设计和复合预氧化设计等内容进行了研究和总结,并且对工艺运行管理中存在的微生物安全、大型微生物控制、活性炭滤池初滤水管理及pH控制、预臭氧和主臭氧工艺的运行管理等问题,提出了相应的解决方案,以及今后应用中应重点注意的若干问题。 关键词: 臭氧活性炭; 设计; 运行管理; 微生物安全; 标准 深水集团所属梅林水厂和笔架山水厂的臭氧—生物活性炭工艺分别于2005 年和2006 年投入运行,对水厂进一步提高有机物、氨氮的去除效果,降低嗅味,全面改善水质发挥了重要作用。但在实际运行中,也陆续发现了一些国内外文献未曾报道过的新问题,如生物活性炭导致pH值大幅降低,出水有剑水蚤、线虫等微型动物检出等水质问题。因此,如何通过更好的设计和运行管理,从技术上解决这些问题,无论在理
论上还是在实践中均具有非常重要的意义。 1 工艺设计 1.1 活性炭性能指标的选择标准 根据制造原料不同,活性炭可分为木质炭、果壳炭和煤质炭等,其中煤质活性炭因其具有多孔性和高硬度的优点,且来源稳定和价格较低,在大规模水处理工程中得到广泛应用。 在水处理工程中,国外多采用不定型炭(主要是压块破碎炭) ,而国内柱状炭的应用最为广泛。近些年来,不定型炭(主要是柱状破碎炭)在国内得到越来越多的关注,并已经被应用在一些新建水厂中。 研究结果表明,活性炭滤池出水水质与活性炭性能指标之间具有某种相关性。根据分析结果和实际运行情况,并参考国内外活性炭选择的标准,制定了适合于我国南方地区饮用水中活性炭选择的性能指标,如表1所示。1.2 活性炭滤层结构活性炭滤层厚度一般不低于1. 2 m,根据要去除的不同污染物,接触时间在6～30 min之间,但在一些应用中可高于或低于这个范围。通常,以去除嗅味为主时,接触时间一般为8 ～10 min; 以去除CODMn为主时,接触时间一般为12～15 min。 研究结果表明,砂垫层对浊度有去除效果,但是去除率不高,当砂垫层进水浊度为0. 10 NTU时,浊度的平均去除率为6. 5%;石英砂垫层对高锰酸盐指数和氨氮基本没有去除作用。然而
第一章生物技术总论 1.生物技术：是指人们以现代生命科学为基础、结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人们生产出所需产品或达到某种目的的一门新兴的、综合性的学科。 2.传统生物技术：主要是通过微生物的初级发酵来生产产品，包括制造酱、醋、面包、奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺。 3.现代生物技术：指在20世纪中叶后随着一些生物学领域的重要发现，以及随后产生的新手段和新技术，从而形成以现代生物科学研究成果为基础，以基因工程为核心的新兴学科。 4.现代生物技术的标志：是以1953年DNA双螺旋结构模型建立为基础。以70年代DNA重组技术的建立为标志 5.生物技术的重要性：1）生物技术是解决全球性经济问题的关键技术，可以解决人类所面临的诸如食品短缺问题、健康问题、环境问题、及资源问题；2）生物技术广泛应用于医药卫生、农林牧渔、化工和能源等领域，促进传统产业的技术改造和新兴产业的形成；3）生物技术还与与伦理、道德、法律等社会问题都有着密切的关系，对国计民生产生重大的影响。 6.生物技术的特征：高效益，高智力，高投入，高竞争，高风险，高势能。 7.生物技术的种类：时间上分：传统生物技术，现代生物技术；操作对象和操作对象的不同：基因工程，细胞工程，酶工程，发酵工程，蛋白质工程，生化工程等 8.现代生物技术对经济社会发展的影响：1）改善农业生产、解决食品短缺，包括提高农作物的产量及品质，培育抗逆的作物优良品系，培养动物的优良品系。2）提高生命质量，延长人类寿命。3）解决能源危机、治理环境污染。4）制造工业原料、生产贵重金属。 第二章基因工程 9.基因工程：按照人为的愿望，进行严密的设计，通过体外DNA重组和转移等技术，有目的地改造生物种性，使现有物种在较短的时间内趋于完善，从而创造出新的生物类型，这就是基因工程。 10.基因工程克隆载体：外源基因必须先同某种传递者结合后才能进入细菌和动植物受体细胞，把这种能承载外源DNA片断（基因）带入受体细胞的传递者称之为基因克隆载体。11.目的基因：基因工程的目的是通过优良性状基因的重组，获得有价值的新物质，为此须从现有生物群体中，分离出可用于克隆的相关基因，这样的基因通常称之为目的基因，目的基因主要是结构基因。 12.结构基因：是决定合成某一种蛋白质分子结构相应的一段DNA。结构基因的功能是把携带的遗传信息转录给mRNA（信使核糖核酸）,再以mRNA为模板合成具有特定氨基酸序列的蛋白质。 13.转化：携带基因的外源DNA分子通过与膜结合进入受体细胞，并在其中稳定维持和表达的过程； 14.转导：通过噬菌体颗粒感染，把DNA导入受体细胞的过程。 15.感受态细胞： 16.受体细胞：从技术上讲是能摄取外源基因并能使其稳定维持的细胞；从目的上讲是有应用和研究价值的细胞； 17.植物转基因技术：是将功能基因导入植物的基因组中，从而引起植物体性状的可遗传改变的技术。 13.基因工程的主要操作内容：1）目的基因的获取：从生物基因组中，分离出带有目的基因的DNA片断。2）重组体的制备：将目的基因的DNA片断插入到载体分子上。3）重组体的转化：将重组体转入到受体细胞中。4）克隆鉴定：挑选转化成功的细胞克隆。5）目的基因表达：使导入寄主细胞的目的基因表达出需要的基因产物。 14.基因工程的特征：跨物种性，无性扩增。 跨物种性: 外源基因到另一种不同的生物细胞内进行繁殖。无性扩增: 外源DNA在寄主细胞内可大量扩增和高水平表达 15.基因工程诞生的理论基础：DNA是遗传物质，DNA双螺旋结构，中心法则和遗传密码。 1、DNA是遗传物质：核酸的组成和分类？（DNA和RNA ） 2、DNA双螺旋结构：1953年James D. Watson和Francis H. C. Crick 揭示了DNA分
工业水处理中的粉末活性炭净水技术 发表时间：2016-09-28T11:31:08.020Z 来源：《基层建设》2015年31期作者：向伟 [导读] 摘要：近年来，国家、社会对水处理的重视程度越来越高，为可持续发展的经济利益，必需提升工业水处理的质量。在长远的发展道路上，有限的水资源不断被浪费和破坏，然后不断探究水处理的技术将对自身乃至全球在循环利用项目上带来重要意义。 辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司辽宁省阜新市 123000 摘要：近年来，国家、社会对水处理的重视程度越来越高，为可持续发展的经济利益，必需提升工业水处理的质量。在长远的发展道路上，有限的水资源不断被浪费和破坏，然后不断探究水处理的技术将对自身乃至全球在循环利用项目上带来重要意义。粉末活性炭以其自身的优点，在国内外的工业水处理方面得到广泛应用，因此探究粉末活性炭的水处理工艺是技术人员永恒不变的课题。鉴于此，本文对工业水处理中粉末活性炭净水的处理技术进行了分析探讨。 关键词：粉末活性炭；工业水处理；净化；吸附 一、活性炭的基本性质 活性炭是一种多孔径的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用藉物理及化学的吸咐力而成的，其外观色泽呈黑色。其成份除了主要的碳以外，还包含了少量的氢、氮、氧，其分子结构形似一个六边形，由于不规则的六边形结构，确定了其多体枳及高表面积的特点，比表面积高达1000～3000 m 2/g。 1、孔结构特性 活性炭材料的结构比较特殊，从晶体学角度看，由石墨微晶和碳氢化合物组成，属于非结晶性物质。其固体部分之间的间隙形成了活性炭材料的孔隙，赋予活性炭材料特有的吸附性能。按照孔径的大小可分为微孔（直径＜2 nm）、中孔（直径2～50 nm）和大孔（直径＞50 nm）。微孔具有很强的吸附作用，主要是其具有很大的比表面积；中孔，又叫中间孔，能用于添载触媒及化学药品脱臭；大孔通过微生物及菌类在其中繁殖，就可以使无机的碳材料发挥生物质的功能。 2、表面化学特性 活性炭的吸附性能不仅取决于其物理结构，更取决于其表面化学性质。表面化学特性一般与活性炭的原材料、表面官能团的种类与数量、表面杂原子、化合物的种类与状态等因素有关，不同的表面官能团、杂原子、化合物会影响活性炭的表面酸碱性、亲疏水性、催化性能、表面润湿性、吸附选择性能等。研究活性炭材料表面的含氧官能团的表征手段时，指出活性炭材料表面可能存在下面几种含氧官能团：羰基、酸酐、乳醇基、羧基、醌基、醚基、内酯基、酚羟基。 二、活性炭的吸附作用 如今工业生产活动对水的污染严重，为解决水质污染问题，必须经过多道工序对水进行去污处理。活性炭种类繁多，不同的活性炭的吸附能力和吸附物质也更有不同。从90年代初期一直到现在，人们应用活性炭净水主要是为了去除水中的三卤甲烷和少量的有机污染物。 [1]因为过量的三卤甲烷能刺激人体细胞使其变异从而发生癌变，所以在对饮用水进行净化时必须去除三卤甲烷。通常，净水厂会使用二氧化氯对三卤甲烷进行处理，但这一方法不仅成本高而且存在安全隐患，因此在对饮用水进行消毒之前，一般先用活性炭去污，吸附水中的三卤甲烷。 活性炭很强的吸污去污能力，它的净水作用主要表现在以下几个方面：（1）活性炭具有除臭作用，它能除去水中石油、酚等物质产生异味，并对这些物质有一定的吸附作用。（2）活性炭具有去色作用，它能除去水中由金属或者植物分解而成的物质的颜色，并且能降低有机物颜色的色度，从而除去水中的杂色。（3）活性炭有能够去除水中的三卤甲烷。被工业污水污染的水中会含有一定数量的三卤甲烷，它对人体的安全健康危害很大，活性炭可以有效吸附三卤甲烷。（4）去除农药等有机污染物。目前，水质被污染的元凶就是各类有机物如杀虫剂、芳香族化合物，这类物质不能被水中的生物消化而对水质造成污染。（5）除去水中的重金属成分。重金属含量过高会导致人体中毒，例如汞、铅，严重的还能致人死亡。 三、粉末活性炭净水技术 1、概述 粉末活性炭利用自身的吸附能力对于化学、气味等有机物有着吸附作用，粉末活性炭的吸附容量大、效率高、效果好，在颗粒相互碰撞的作用下，更提升了其吸附作用和容量的增加。利用粉末活性炭的吸附作用对水体中的溶解性有机物含量降低，去除物质中的异味，是生产加工工艺简单但十分有效的净化材料。 粉末活性炭在发挥其吸附作用时是一个极其复杂的过程，是由多种作用力共同发挥产生的效果。分子间的作用力是运动不息的，在分析分子间的作用力可以得知当一个分子被吸附到活性炭的孔隙中后，其他的分子由于运动不止会随之被吸附进去，并且分子组成的物质结构会持续不断的被活性炭吸收。 2、粉末活性炭的技术要点 在活性炭的选择上，要选择最佳的炭种。活性炭分为煤质活性炭、果壳活性炭、木质活性炭三类，不同类型的活性炭的特性也不同，要根据实地的供货情况及水质处理需要选择合适的类型。通过反复实践得出结论，煤质活性炭的经济性较高，木质活性炭的处理效果最好。颗粒体积更小的粉末活性炭在相同总体积下因其外表面积最大，也就是说可吸附面更大，提高了活性炭的利用率也提升了吸附速率。 四、粉末活性炭的净水原理 粉末活性炭的吸附作用原理较为复杂，其吸附效果会受到多种作用力的影响，其中，分子之间的相互作用力是影响活性炭吸附能力的关键性因素。物质结构内部的分子之间还会出现相互吸附的关系，任何一个分子被吸附到活性炭内部，都会导致其他分子被持续性地吸入到活性炭的孔隙之中，从而形成一种活性炭持续吸附物质结构的形态。由活性炭吸附双速率扩散理论可知，活性炭的吸附作用包括迅速扩散过程和缓慢扩散过程两个双速过程阶段。从迅速扩散过程来看，指的是水中的被吸收分子由活性炭颗粒内沿向阻力较小的碳粒孔隙中运动的过程，由于活性炭具有较高的孔隙，因而扩散阻力相对较大，在溶质分子向活性炭微孔中扩散时，由于孔隙相对狭小，因而阻力更加明显，这就会降低扩散的速度。粉末活性炭是一种主要内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类吸附剂，它的微孔结构发达，具有很强的吸附性能!活性炭是由许多石墨型层状结构的微晶不规则集合而成，由于活性炭颗粒结构小，微孔结构很多，因而具有很大的内表面积，在对于色度"味"化学有机物等的吸附作用上，不仅吸收速度快，而且吸收容量大，效果好。在加上活性炭颗粒之间的碰撞作用，
生物活性炭滤池的反冲洗方式研究
生物活性炭滤池的反冲洗方式研究 在臭氧—生物活性炭深度处理技术应用中，生物活性炭(BAC)滤池的反冲洗问题非常棘手又亟需解决。随着BAC滤池运行时间的延长，炭粒表面和滤床中积累的生物和非生物颗粒量不断增加，导致炭粒间隙减小，影响滤池的出水水质和产水量［1］。反冲洗方式与相关参数直接影响BAC滤池的运行效果和成本。有研究表明［2］，采用单独水冲的滤池出水中生物可同化有机碳(AOC)和细菌量高于采用气水联合反冲的滤池，而充分去除过量的生物膜是保证滤池成功运行的重要前提。国外对生物滤池反冲过程中的颗粒脱附机理进行了研究［3］，但关于其程序及相关参数选取的报道较少，而这又恰是指导生产所必须解决的重要问题。国内对此方面的研究起步较晚，个别采用生物活性炭技术的水厂只能直接参照国外经验，如昆明、北京水司均采用单独水冲(滤层膨胀率为25%)。 1 试验方法 1.1 工艺流程及装置 中试的工艺流程为预臭氧化→混凝、沉淀、过滤→臭氧—生物活性炭，试验装置包括常规处理、臭氧化和BAC滤池处理系统。 BAC滤池横断面尺寸为500 mm×500 mm，高度为4.92 m，内部均分为两格，采用小阻力配水系统。池内装填ZJ-15型柱状活性炭，其碘值和亚甲蓝吸附值分别为961、187 mg/ g。运行之前采用未加氯的砂滤出水先浸泡活性炭1周，再反洗清洁。
试验期间，臭氧化与常规处理工艺参数基本恒定。预臭氧化的接触时间和投量分别为4.5min和1.5 mg/L左右；主臭氧化的接触时间和投量分别为16 min和2.0mg/L左右。常规处理水量为3～3.5m3/h，混合时间为6～6.5s，反应时间为23.2～19.9 min，沉淀池清水区上升流速为1.39～1.62 mm/s、斜管内上升流速为1.60～1.87mm/s，滤池滤速为6.49～7. 57 m/h。混凝剂和pH值调节剂分别采用液态碱铝和氢氧化钠，投加浓度分别为2.5、6 mg/L左右。 1.2 反冲方式 第一阶段单独水反冲试验的炭床高度分别为2.0、2.5 m，冲洗强度分别为12、14、18L/(m2·s)，冲洗历时约为10 min。第二阶段气水联合反冲洗试验的炭床高度为2.0 m，气冲强度分别为8、11、14L/(m2·s)，气冲历时分别为3、5min；水冲强度分别为6、8、10、1 2、14L/(m2·s)，水冲历时约为10 min。 试验期间BAC滤池进水水温较高(平均为29 ℃)，采用自然挂膜(生物膜成熟时间约为15d)，其反冲洗周期一般为7d。 2 结果与分析 水中生物颗粒的相对含量以浊度表示，其微生物最低检测浓度为3.7×105个/mL［4］。BAC滤池反冲废水中微生物浓度(个/mL)的数量级一般不低于105［2、3］，故以反冲废水的浊度作为一项主要检测指标。 2.1 水反冲 ①冲洗强度
第一作者:施 红,女,1981年生,硕士研究生,主要从事生物载体在水处理中的应用研究。 湖滨控制系统包括河口湖滨湿地的生态修复、河口水生系统修复等。 5 结语 研究区未经处理的生活污水,直接或间接地排入地表水体,已经成为引起当地水环境恶化的重要因素之一。除此之外,自然村庄周围的露天粪缸、垃圾堆、分布于房前屋后以及河流旁边分散养殖产生的畜禽粪便等污染源,在暴雨期转化为非点源,以暴雨径流的形式排向河网,冲刷至下游直至太湖,所有这些村落污染已成为非点源污染的重要组成部分。 随着农村人们生活水平的逐步提高,水冲厕所推广使用比例的增高,生活污水的排放量会逐年增加,由于当地环境基础设施建设严重滞后,农村生活引起的非点源污染问题会日益突出,水网区农村生活引起的非点源污染控制问题需要逐步得到加强。参考文献 1 付永锋.非点源污染的研究进展与前景展望.山西水利科技, 2003,(3):32～35 2 曹丽萍.非点源污染控制管理政策及其研究进展.地理与地理信息科学,2004,20(1):90～94 3 郭红岩.太湖一级保护区非点源磷污染的定量化研究.应用生态学报,2004,15(1):136～140 责任编辑:闵 怀 (修改稿收到日期:2005205208) 生物活性炭在生活污水处理中的基础研究 施 红1 吴云海1 努尔丁巴依2 杜 冰1 (1.河海大学环境科学与工程实验中心,江苏 南京210098; 2.新疆伊犁师范学院生物化学与环境科学系,新疆 伊犁835000) 摘要 探讨利用粒状生物活性炭(G BAC)和固定粉状生物活性炭(IPBAC)对人工废水COD Mn处理的效果。结果表明,G BAC 和IPBAC中微生物的生长(UV254)与运行周期密切相关。G BAC和IPBAC运行初期内,炭表面的生物膜逐步形成,微生物不稳定,从而导致UV254值波动较大。随着运行周期的延长,生物膜生长逐步趋于稳定。随着炭层高度的增长,生物活性炭对COD Mn的去除率也越大。G BAC与IPBAC对COD Mn都有很高的去除率,但G BAC对COD Mn的去除率高于IPBAC。 关键词 粒状生物活性炭 固定粉状生物活性炭 UV254 COD Mn 生活污水 Sew age treatment using biological activated carbon S hi Hong1,W u Yunhai1,N uerdingbay i2,D u B ing1.(1.Ex2 peri ment Center of Envi ronmental Science and Engineering,Hehai Universit y,N anj ing J iangsu210098;2.De2 partment of B ry and Envi ronmental Science,X inj iang Yili N ormal College,Yili X inj iang835000) Abstract: Granular biological activated carbon(G BAC)and immobilized powder biological activated carbon(IP2 BAC)were used to remove COD Mn f rom an artificial wastewater.The experimental results show that the growth of the microorganisms in the G BAC and IPBAC(UV254)has close relationship s with G BAC and IPBAC operational cy2 cle.The new biomembrane of G BAC and IPBAC carbon surface takes shapes gradually.In initial stage,the microor2 ganisms were unstable,and caused UV254value to fluctuate with time.With the extension of operational cycle,the bi2 omembrane grew and became stabile.With the height of carbon layer increased,the COD Mn removal also increased, with G BAC was more effectively than IPBAC. K eyw ords: Granular biological activated carbon(G BAC) Immobilized powder biological activated carbon(IP2 BAC) UV254 COD Mn Sewage 近年来,随着城市化进程不断加快,大量未经处理或处理未达标的城市污水直接排放到江河湖泊,导致水环境污染加剧。据统计,我国目前城市生活污水排放量以年均5%的速度递增,并在1999年首次超过工业污水排放量,已成为江河湖泊水体的主要污染源。因此,治理生活废水已成为刻不容缓的课题。 活性炭作为一种优良的吸附剂,因其独特的孔隙结构和表面活性官能团及稳定的化学性能,耐强酸及强碱,能经受水浸、高温、高压等优点受到人们的青睐,在水处理方面发挥着日益重要的作用[1]。但是,活性炭存在着吸附易饱和、再生成本高等问题。于是,人们将微生物降解污染物的作用与活性炭的吸收作用结合来处理废水,即生物活性炭法。它包括生物降解与活性炭吸附两个过程,既延长了活性炭的吸附 ? 7 7 5 ?施 红等 生物活性炭在生活污水处理中的基础研究
《生物技术基础实验-1》教学大纲 课程编号：0231209 课程名称：生物技术基础实验-1 实验学时：80 %1.实验课的性质、任务与目的 地位： 生物技术基础实验- I所依托的理论课主要有普通生物学、生物化学和微生物三门课程。因此，生物技术基础实验-1起着承上启下的作用，它是学生在完成化学基础实验后向生物学专业实验过渡的桥梁，是培养“生物”意识的起始，对后续专业理论课和实验课的学习具有重要的影响。 作用： 普通生物学是高等院校理工类生物技术专业的一门实践性很强的基础课程。实验环节的教学对于学生加深理解并掌握基木概念、原理、理论和研究方法，培养其实验技能、形象思维和创新能力有着重要的作用。 微生物学一门以实验科学为基础的学科，生命学科很多理论上的突破都是基于微生物学实验而取得的。对生物技术专业来说，微生物学实验课程的设置，不仅是必需，而旦是需要加强的。微生物实验课程是进行本专业其它学科的学习所必需具备的主要基础知识之一。任务：生物化学实验的任务是教授生物化学实验技术的基础理论及应用，并通过具体的实验教学使学生掌握常用的生物化学实验技术理论和方法，并能进行独立的实验操作，促进学生创新意识的形成和综含素质的提高。 通过微生物学实验课程的学习，要求学生能牢固树立无菌概念，熟练掌握一整套的无菌操作技术，学会常规仪器、设备的正确使用，了解在生物学科研工作中常用的材料、方法和手段，尽量多提供动手机会，使学生具备训练有素的操作能力，并且能够运用理论知识来分析解释实验过程中的现象和结果，作出正确的推理和判断,使理论与实验课的学习相辅相成, 培养学生实事求是的科学态度和良好的工作作风，为学习后续课程打下基础。 目的： 1 .使学生了解“生物大分了的分离和纯化方法，糖、蛋白质及主要次生代谢产物的定性、定量和有关生物化学性质的分析技术。 2.使学生掌握酶活性测定、动力学分析等基本知识、方法和基木技能技巧。
生物活性炭技术在水处理中的研究与应用进展 发表时间：2019-08-05T09:09:14.000Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：申秋华1 马振超2 [导读] 摘要：介绍了生物活性炭技术的原理、生物再生机理以及形成方法、间歇期保存方法和微生物泄漏控制措施。 1.海军勤务学院海防工程系天津市 300450； 2.中海油能源发展股份有限公司天津市 300450 摘要：介绍了生物活性炭技术的原理、生物再生机理以及形成方法、间歇期保存方法和微生物泄漏控制措施。认为今后的主要研究内容包括活性炭的生物再生机理，建立污染物去除的吸附、解吸、生物降解、传质等过程的数学模型，活性炭自身的材质、孔径分布、表面性状以及吸附能力对生物膜的形成、有机物去除效果的影响，以及生物膜厚度的控制措施等。 关键词：生物活性炭；水处理；微污染水源水；工业废水；生活污水引言：生物活性炭（BAC）这一概念于1978年由美国学者MILLER和瑞士学者RICE提出。但早在20世纪60年代，欧洲的一些国家就开始利用此技术进行废水的深度处理，我国对BAC技术的研究与应用也有30余年，技术已相对成熟，被广泛运用于微污染原水、工业废水和生活污水的处理过程中，取得了令人满意的处理效果。本文介绍BAC技术的主要应用领域，详细叙述了BAC法在饮用水，生活污水和工业废水等废水处理中的研究与应用进展，并指出该技术存在问题以及未来的研究方向，以期为BAC技术的研究与应用提供一定的参考价值。 1.BAC技术的主要应用领域 1.1用于饮用水处理 饮用水在进入城市污水管网之前一般需要进行消毒处理,而消毒后的副产物(DBPs)、三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)等对人体有较强的毒害作用,采取有效工艺降低饮用水中DBPs浓度成为目前研究的热点之一。T.Ramn等运用基于紫外-过氧化氢的预氧化法(AOP),结合生物活性炭技术处理饮用水中的DBPs、TOC和UV254,与未经处理的原水相比,这3种污染物质的浓度分别减少了43%、52%和59%,去除效果明显。刘军等实验证明,臭氧-活性炭工艺是去除饮用水中微量邻苯二甲酸酯的有效方法。2002年10月上海杨树浦水厂和南市水厂,采用BAC技术处理原水,各项出水指标均达到了国际先进水平。 1.2用于生活污水处理 H.Fr.Schroder采用O3-BAC法处理城市生活污水,实验结果表明:该技术对烷基苯化合物及其降解产物等极性化合物的去除效率更好。施红等探讨了粒状生物活性炭(GBAC)和固定粉状生物活性炭(IPBAC)对生活废水中CODMn的处理效果。结果表明,GBAC和IPBAC中微生物的生长(UV254)与运行周期密切相关。GBAC和IPBAC运行初期,炭表面的生物膜逐步形成,微生物不稳定,从而导致UV值波动较大。随着运行周期的延长,生物膜生长逐步趋于稳定。随着炭层高度的增长,生物活性炭对COD的去除率也提高。GBAC与IPBAC对CODMn都有很高的去除率,但GBAC对CODMn的去除率高于IPBAC。陆德滨用生物活性炭方法处理洗浴污水,出水的pH、SS、COD、BOD5、合成洗涤剂等各项指标均能达到排放标准。 1.3用于工业废水处理 1.3.1印染废水 印染废水水量大、有机污染物含量高、色度深、水质变化大,是难处理的工业废水之一。G.M.Walker等研究了生物活性炭搅拌池反应器对印染废水的处理效果,并对生物砂床+单纯活性炭、BAC、生物砂床、单纯活性炭吸附及单纯生物降解等工艺进行了平行对比实验。试验结果见表1。结果表明,5种处理方法均能起到脱色作用,但是过了初始阶段,生物活性炭对染料的去除率明显高于其他方法。田晴等采用上流式曝气生物活性炭法处理印染废水二级生物处理出水,利用TTC-脱氢酶活性(DHA)法监测了生物活性炭反应器内的活性分布,同时利用该法证明了活性炭的吸附功能对附着生物膜活性的影响,以及反应器反冲洗对生物膜活性的影响,为生物活性炭法有效地去除印染废水中难降解的有机物提供了理论依据。 表1 不同工艺对染料废水中染料的去除速率mg/h 注:V o为染料去除速率;TB4R为酸性蓝,TB2R为酸性红,TO3G为酸性橘黄。 1.3.2含油废水 李伟光等采用人工固定生物活性炭处理含油废水,油去除效率达80%～95%,COD平均去除率达53%,出水油质量浓度小于5mg/L,试验结果表明,该工艺对污染物的去除效果明显高于颗粒活性炭和传统的二级气浮工艺。李安捷等用果壳颗粒活性炭为载体的内循环流化床反应器工艺,在好氧条件下净化采油废水。结果表明,果壳粒状活性炭投加质量分数为15%时处理效果较好,最优化水力停留时间为5h。借助有机物的表征参数COD、UV254、UV410、有机酸以及GC/MS分析方法对该工艺净化采油废水中的有机物能力进行了研究。结果表明,其对COD的去除率为25%~45%,UV254、UV410和有机酸的平均去除率分别为85.9%、73.6%和51.5%,油去除率达100%,但很难去除长链烷烃。研究还发现,由于采油废水中含有某些高浓度的无机离子,如Ca2+、Cl-,占据了活性炭吸附活性中心,从而对活性炭吸附和降解有机物的性能产生不利影响,采油废水温度较高也是影响生物活性炭处理效果的一个因素。 1.3.3制药废水 制药废水一直是废水处理中的难题,其含有机物种类多、浓度高、色度深、固体悬浮物质浓度高、组分复杂,且含有许多难降解物质和抑制细菌生长的抗生素。比利时Gent大学研究的生物活性炭过滤器系统(BACOF)在处理制药废水上取得了良好的效果,制药厂废水经生化处理后,若再经BACOF工艺处理,则出水对鱼类无毒害作用。P.A.CBonné等采用活性炭生物膜(BACF)法与反渗透法组合处理含杀虫剂的污染水,对杀虫剂的去除效率高达99.5%,且O3-BACF的作用明显减轻了反渗透膜的污染问题,处理效果优良且稳定。R.Vahala等研究了臭氧-双级活性炭法,结果表明其对废水中可同化有机碳(AOC)的处理效果更好(出水AOC<10μg/L)。胡妙生采用厌氧生物活性炭流化床处理制药厂生产氯苯胍和络硝咪唑两个车间的排放液。试验结果表明,相对于其他厌氧工艺,该工艺停留时间短,耐冲击负荷大,在高进水负荷下出水稳定,COD去除率达80%以上。某制药厂废水经BACOF处理后的效果见表2。
活性炭水处理所涉及的吸附过程和作用原理较为复杂，影响活性炭吸附能力的因素也较多。活性炭吸附能力的影响因素主要有以下三点： 一、活性炭的性质 由于吸附现象发生在吸附剂表面上，所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一，比表面积越大，吸附性能越好;活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素;此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷，也影响吸附的效果。 二、吸附质(溶质或污染物)的性质 同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。 (一)溶解度 对同一族物质的溶解度随链的加长而降低，而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小，越易吸附。 (三)极性 活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂，对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。 (四)吸附物的浓度 吸附质的浓度在一定范围时，随着浓度增高，吸附容量增大。因此吸附质(溶质)的浓度变化，活性炭对该种吸附质(溶质)的吸附容量也变化。 三、溶液pH 由于活性炭能吸附水中氢、氧离子，因此影响对其他离子的吸附。活性炭从水中吸附有机污染物质的效果，一般随溶液pH值的增加而降低，pH值高于9.0时，不易吸附，pH值越低时效果越好。在实际应用中，通过试验确定最佳pH值范围。 水处理分为上水处理和下水处理：
上水通常指生活用水、工业用水、纯水等经过人工处理后使用的水；下水通常指生活污染水、工业污水等。1.上水的活性炭处理：20世纪末我国有些水厂开始应用臭氧与活性炭滤池联合使用的生物活性炭法。实践表明，有如下作用： 能去除水中容解的有机物；能降低UV的吸收值，降低水中总有机碳（total otganic carbon,TOC)、化学需氧量及氯的含量；能将低进水中三卤甲烷前体；对色度、铁、锰、酚有去除效果；能使致实验为阳 性的水分显阴性。韩研活性炭采用先进的水质深度处理技术，结合城市自来水使用分配的实际情况，将椰壳活性炭投入小型、高效，且能去除致癌、致突变、致畸等污染物的净化装置，以自来水为原料作更深度的加工，保证饮用水的高质量。这样既确保了居民的健康，又在居民经济承受范围之内。2.下水活性炭处理：1953年发生在日本的水俣病事件，就是含甲基汞工业废气污染水体，使水俣湾打批居民发生神经性中毒的公害大事。韩研活性炭上引入聚硫脲有利于提高对汞吸附能力。该活性炭对汞的吸附能力最佳。含二氯乙烷的废水可以用活性炭柱吸附，饱和后用蒸汽再生，蒸汽冷凝后分成去水，常可定量地回收二氯甲烷。 xx公司相关产品介绍： 水处理活性炭系列介绍 污水处理粉末活性炭http: 煤质污水处理活性炭http: 果壳净水活性炭http: