[发明专利]一种提高生物活性炭（BAC）性能的方法

说明书

本发明公开一种提高生物活性炭(BAC)法水处理效率的方法。其特征在于，BAC工艺过程中采用含有发达的吸附孔，并同时含有适宜微生物生存、繁衍的微米级大孔的活性炭，改善生物活性炭的净水机理，从而充分发挥活性炭的功能、提高BAC的效率、解决BAC工艺低温下处理效率降低的技术瓶颈。该方法包括待处理水的水质分析，满足净水用炭标准的大孔活性炭的制备或选用，水处理工艺过程的目标污染物分析、生物量检测等步骤。本发明中的大孔活性炭可采用可再生资源——竹材废弃物制备，成本低、环境友好性、经济效益好且节约资源，对推动社会可持续发展具有积极的意义。本发明结果将为采用BAC工艺的水厂提高效率、解决低温技术瓶颈问题，提供理论和技术支撑。

技术领域

本发明涉及生物活性炭(BAC)领域，尤其是生物活性炭法水处理领域。

背景技术

BAC工艺依靠生物降解和活性炭吸附的协同作用提高了水处理效果、延长了活性炭的寿命、降低了水处理成本，在给水处理行业迅速发展。截止到2020年低，全国范围内已有超过 120个水厂采用BAC工艺，水厂总处理能力超过4000万m³/d，已占地表水厂处理能力的30％以上。然而，BAC存在一个技术瓶颈：当水温低于10℃时，其处理效果便大幅下降。我国地处北半球，其水温低于10℃的时间每年累积长达5个多月(黄河下游及以北地区)，无疑，这对于时刻需要保障饮用水安全的净水厂将是致命的缺点。

就BAC工艺而言，其处理效果除与不可控制的水温，可控的工艺设计参数如反冲洗程序、预臭氧、空床接触时间(EBCT)等因素有关外，与生物所附着的载体一活性炭，关系更为密切。对于设计参数已优化BAC工艺，其处理效果不仅取决于活性炭的吸附性能还取决于活性炭上微生物的载持量以及微生物的活性。

然而，目前BAC工艺所用的活性炭均是依据《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》(CJ/T 345-2010)标准而选定的，该标准是基于活性炭在水处理中的吸附性能而制定的，而对于生物活性炭所应具有的性能并无任何规定。无疑，基于吸附功能而开发的活性炭决定了其孔隙结构以微孔为主，无或仅有少量大孔(直径＞0.1μm)，故微生物只能附着在活性炭的外表面上，从而导致温度对其影响较大：温度下降，其处理效果便大幅降低。

因此，本发明提出一种提高生物活性炭法给水深度处理工艺性能的方法，有效解BAC工艺低温下处理效率降低的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种提高BAC工艺性能法方法，即扩展活性炭的内部孔隙(特别是微米级大孔)，让微生物从活性炭外表面顺利进入到活性炭内部，并同时依靠大孔活性炭所具有的发达的吸附孔所富集的有机物为底物生存、繁衍，这不仅有效改善微生物的生存环境，大大增加单位质量活性炭上的微生物量，同时活性炭大孔的“宜居”条件将为其所受不利条件提供庇护，降低温度对细菌增长的影响，从而成功解决BAC低温下使用的技术难题，打破BAC发展的技术瓶颈。无疑，这不仅解决了BAC在低温下去除率大幅降低的技术难题，为这一技术在我国北方的推广扫清技术屏障，而且为进一步研制、选用BAC用活性炭提供理论和技术支撑。

本发明的第一个技术方案是在生物活性炭(BAC)工艺中采用大孔活性炭，改变生物活性炭的现有工作机理(图1、图2)；所述生物活性炭为具有生物功能的活性炭或负载了微生物的活性炭。包括如下步骤：

(1)分析待处理水质及所要去除的目标污染物(如COD_Mn，UV₂₅₄，氨氮等指标)，采用BAC 工艺进行水处理；

(2)依据目标污染物，选择符合净水用炭标准的活性炭，且应为大孔活性炭；

(3)在BAC工艺运行初期，定期检测BAC工艺对目标污染物的去除效果；

(4)在BAC工艺运行过渡期、稳定期，分别测试BAC对目标污染物的去除效果，活性炭表面及大孔内所附着的生物量及其生物活性；