影響柱狀活性炭池過濾的因素有哪些？

在運行初期生物膜尚未形成之時，柱狀活性炭濾池就對有機物有著非常理想的去除效率，隨著凈化過程的不斷進(jìn)行，炭上生物量逐漸增加，最后達(dá)到某一相對穩(wěn)定數(shù)值。這時炭床的物理吸附和生物膜的生物降解共同負(fù)擔(dān)著對有機物的去除，影響柱狀活性炭池的因素較多，下面選擇主要部分進(jìn)行說明。

1．柱狀活性炭抵御毒害的能力很強：

柱狀活性炭具有發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，具有良好的吸附能和化學(xué)穩(wěn)定性，可耐堿、高溫和高壓以及不易破碎，流體阻力小等特點。柱狀活性炭對無機離子的去除，主要通過靜電作用實現(xiàn)，離子的大小將是影響吸附效果的主要因素，柱狀活性炭對有機物的吸附能力與有機物性質(zhì)和柱狀活性炭本身的微孔結(jié)構(gòu)有關(guān)，二者之間的作用是范德華力中的色散力起決定作用。柱狀活性炭的表面分子與被吸附的有機物分子之間不發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，不形成化學(xué)鍵。

作為濾料的柱狀活性炭濾池中的作用是過濾介質(zhì)和生物膜的載體，是濾池主要功能實現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，載體的性質(zhì)是生物膜形成的主要影響因素。當(dāng)載體表面帶電，疏水性強，孔隙率高、粗糙度大時，容易掛膜；當(dāng)載體比表面積大、濃度高時，所固著生物量多。微生物附著在載體上后，其生物活性受到影響，這一現(xiàn)象由Zobel于1943年發(fā)現(xiàn)。Hattori、Audic、Klein等都證明了這一點。Feltch、Klein和Ziehr認(rèn)為細(xì)胞生理活性發(fā)生了改變。Dagostine發(fā)現(xiàn)微生物在載體表面發(fā)生了基因變異，但Rittmanm.Manem等則認(rèn)為載體表面對微生物本身的活性沒有直接影響，微生物活性的變化主要是由于載體的間接影響。這表明現(xiàn)在柱狀活性炭載體具有吸附性，在貧基條件下它對基質(zhì)的吸附使生物膜周圍基質(zhì)濃度增高，促使微生物的增長，提高其降解能力；形成生物膜后。微生物受反應(yīng)器水力條件影響較小，更容易保留在反應(yīng)器中使柱狀活性炭載體表面生物增多。Marshall認(rèn)為柱狀活性炭吸附能夠改變微生物的生物學(xué)形態(tài)。在高水力負(fù)荷下炭濾池池中發(fā)現(xiàn)桿菌的表面形態(tài)變粗了，從而更有利于吸附。還有研究表明，吸附能改變微生物的生理性質(zhì)。例如吸附會刺激胞外多聚物的產(chǎn)生，這有利于微生物的附著和惡劣環(huán)境下抵御毒害的能力。

柱狀活性炭比表面積、比孔容積孔徑分布等性質(zhì)反映了多孔為特性的柱狀活性炭孔隙的結(jié)構(gòu)情況是決定柱狀活性炭吸附能力的基礎(chǔ)性指標(biāo)。通過一種柱狀活性炭

的孔徑分布情況就能判斷其對大分子形式或小分子形式吸附性質(zhì)是否具有較好的吸附能力。通常認(rèn)為比表面積、碘值、亞甲藍(lán)吸附值等指標(biāo)高的柱狀活性炭就是吸附性能好的柱狀活性炭，習(xí)慣上都根據(jù)這些指標(biāo)來選擇水處理用柱狀活性炭。

2、 柱狀活性炭濾池生產(chǎn)運行參數(shù)

柱狀活性炭濾池生產(chǎn)運行參數(shù)主要包括炭床高度、空床接觸時間、反沖洗周期和方式以及水力負(fù)荷等指標(biāo)。張金松等對同一濾床的不同取樣出口水進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)，生物柱狀活性炭的處理效果只與吸附時間有關(guān)，在相同的吸附時間下處理效果與濾速沒有相關(guān)性。孫昕等在深圳大涌水廠做過中試試驗研究，其工藝流程為：預(yù)臭氧氧化＋混凝沉淀過濾＋臭氧－生物柱狀活性炭。

柱狀活性炭主要探討炭床厚度和空床接觸時間對生物柱狀活性炭凈水效果的影響，結(jié)果表明，在其所控制條件下，炭床厚度和運行濾速的影響相對較小。生物柱狀活性炭的空床接觸時間（EBCT）才是影響其凈水效果的決定因素，且主要影響有機物和藻類的去除，但炭床厚度大就會反沖洗提出更高的要求，因此吸附時間作為柱狀活性炭固定床吸附系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)先控制參數(shù)。

隨著柱狀活性炭濾池運行時間的延長，炭粒表面和濾床積累的生物顆粒和非生物顆粒不斷增加，使炭?？障稖p少而過量的生物膜又將嚴(yán)重影響濾池的出水水質(zhì)及時有效的反沖洗對保證生物柱狀活性炭濾池的正常運行十分重要。目前，對生物濾池反沖洗過程中的顆粒脫附機理進(jìn)行一定的研究，但在實際生產(chǎn)運行中反沖洗的具體操作程序及相關(guān)參數(shù)的選取的報道較少而這些又恰恰是指導(dǎo)生產(chǎn)實際所必須解決的重要問題。

四、臭氧－生物柱狀活性炭水處理技術(shù)的問題

1、有關(guān)于臭氧投加方面的問題。

臭氧投加的優(yōu)化與接觸反應(yīng)設(shè)備效能的提高是當(dāng)前臭氧－生物柱狀活性炭工藝應(yīng)用中的一個難點。臭氧投加位置分為預(yù)臭氧（在混凝前投加）、后臭氧（在柱狀活性炭過濾前投加），其作用各不相同。選擇合理的投加位置，并對投加量進(jìn)行優(yōu)化分配以及提高臭氧的轉(zhuǎn)化效率對提高水處理工藝進(jìn)行效果和節(jié)約運行成本非常重要。

2、關(guān)于臭氧副產(chǎn)物方面的問題。

臭氧化副產(chǎn)物和臭氧化出水AOC（可同化有機碳）升高，已成為臭氧化技術(shù)應(yīng)用的一個關(guān)鍵問題。近年來的研究表明，臭氧化會形成溴酸鹽、甲醛等一些有害副產(chǎn)物。當(dāng)水中存在Br－時，臭氧化會形成亞溴酸鹽、溴酸鹽、溴仿等溴化化合物。溴酸鹽被國際癌癥研究機構(gòu)列為可能對人體致癌的化合物。WHO建議飲用水中溴酸鹽最大含量25ug/L。美國EPA規(guī)定階段溴酸鹽的最大污染物水平為16ug/L。如何控制出水中的溴酸鹽已成為臭氧化技術(shù)應(yīng)用要考慮的一個重要問題。目前國外主要采取多點投加，改變水的化學(xué)條件，生物過濾等方法來減少溴酸鹽的生成。AOC的升高是管網(wǎng)中細(xì)菌再次繁殖的重要因素，也是管壁生長生物膜和管道腐蝕結(jié)垢的重要原因。有研究表明，采用適宜的臭氧投加量并結(jié)合生物過濾是控制出水中AOC的主要途徑。

3、關(guān)于柱狀活性炭方面的問題。

在臭氧－生物柱狀活性炭工藝中，柱狀活性炭的選擇，再生方式以及生物柱狀活性炭的出水生物安全性一直為研究人員所關(guān)注。柱狀活性炭性能的優(yōu)劣直接影響到柱狀活性炭吸附能力的高低，生物柱狀活性炭通常使用3～5年后就要更換。這部分費用在深度凈化運行成本中約占30%。