课件：水质净化理论与技术资料 .ppt

生物活性炭（BAC）水质净化 理论和技术,杨玉立 121064,目录,BAC作用机制,O3-BAC处理技术,膜-BAC处理技术,BAC在水处理中的应用,目录,BAC作用机制,1.1 概述,生物活性炭(Biological Activated Carbon，BAC)技术即为利用粒状活性炭巨大比表面积及发达的孔隙结构对水中有机物及溶解氧很强的吸附特性，将其作为生物载体替代传统的生物填料，并充分利用活性炭的吸附以及活性炭层内微生物有机分解的协同作用。,BAC概念,生物活性炭法是利用活性炭表面生长的微生物降解与活性炭吸附作用共同去除有机物。由于微生物能优先降解水中的有机物，降低了活性炭的吸附负荷，增加了炭床在达到“穿透”或“失效”时通水倍数，延长了活性炭的使用周期，减少了活性炭的再生频率，从而降低生产成本与能耗。 BAC法可以去除活性炭和生物法单独使用时不能去除的污染物，且处理效率也较两者单独使用时高。,生物活性炭技术在源水处理过程中已得到了有效普及利用，工业生产的快速增长和水资源的日益短缺在一定程度上加快了污水深度处理技术的发展，以粒状活性炭为填料对二级生化处理后的出水进行深度处理也引起了人们的广泛注意，生物活性炭以其出水水质稳定可靠、无异味、处理成本低而逐步在生活污水、印染废水、石化废水等多种废水深度处理中得到应用。,BAC优点及应用,具有以下优点： a提高了出水水质，可以增加水中溶解性有机物的去除效率； b延长了活性炭的再生周期，减少了运行费用； C水中氨氮可以被生物转化为硝酸盐，从而减少了后氯化的投氯量，降低了三卤甲烷的生成量。,1.2 BAC作用过程中各因素的相互作用关系,BAC作用过程中各因素的相互关系,BAC 法处理水的过程，涉及活性炭颗粒、微生物、水中污染物、温度及溶解氧5个因素在水溶液中的相互作用。,污染物质,活性炭颗粒,微生物,温度,溶解氧,A,E影响D,D,E,B,C,E影响B的生长,C的吸附作用会影响E,D被C吸附,被吸附与再生C,B利用D生长,B和C叠加作用 保护并促进B的生长,对A进行吸附富集,被吸附,对A氧化降解,作为B的营养物,1、活性炭对溶解氧的作用,2、微生物与溶解氧的作用,3、活性炭吸附与温度的相互影响,4、活性炭与污染物的相互作用,BAC作用过程中各因素的相互关系,5、微生物与污染物的相互作用,6、微生物与碳颗粒的相互作用,1）活性炭对微生物的吸附,2）活性炭对微生物活性的影响,3) 微生物种类对活性炭吸附容量的影响,4）生物膜量对活性炭吸附的影响,5）活性炭生物再生,1.3 BAC生物吸附降解机制,1、简单叠加 胞外酶分子很难溶入炭的微孔结构，BAC过程只是生物降解和活性炭吸附的简单叠加。,2、协同作用,BAC生物吸附降解机制,1）胞外酶假说 细胞分泌的胞外酶和因细胞解体而释放出的酶类(1nm大小)，能直接进入到活性炭的过渡孔和微孔中去，与孔隙内吸附的有机物作用，使其从原吸附位上解脱下来，并被活性炭表面上的细菌所分解，构成了吸附和降解的协同作用。,2）浓度差解吸假说 活性炭吸附的有机物遍布其表层和内部的大、小、微孔中，由于大多数细菌的大小为103 nm。故细菌主要集中于炭颗粒的外表及邻近大孔中，而不能进入微孔中。细菌能直接将活性炭表面和大孔中吸附的有机物降解掉，从而使活性炭表面的有机物浓度相对降低，造成炭粒内存在一个由内向外减小的浓度梯度，有机物就会向活性炭表面扩散，可逆吸附的有机物因此被解析下来而被微生物利用。,BAC生物吸附降解机制,3、先叠加后协同 通过流态动力学实验可以得出，最初生物降解和吸附独立发生，当吸附达到平衡、 生物适应基质后，发生协同作用。 在初始阶段，由于废水中的营养物质阻塞了活性炭的缝隙及其大孔，BAC反应较低；接下来BAC的高效反应则是活性炭吸附、生物降解及生物吸附的共同作用。 在BAC系统中，最初的6-8h中吸附平衡与单独活性炭的吸附平衡相同，说明最初阶段生物降解不影响活性炭吸附，此时吸附速率大大超过生物降解速率。当吸附达到初步平衡，即生物降解速率和吸附率想当时，微生物才起到生物降解作用