活性污泥法的各種工藝在運(yùn)行過程中，最關(guān)鍵之處在于維持活性污泥的活性和凝聚性(沉淀性能)。而活性污泥的凝聚性能極易受進(jìn)水水質(zhì)和外界因素的影響，從而導(dǎo)致二沉池出水飄泥等異?，F(xiàn)象。此時，在曝氣池中投加粉末活性炭（PAC）、混凝劑或其他化學(xué)藥劑，往往會取得很好的效果，這就是所謂的“投料式”活性污泥法。其中以投加粉末活性炭為多，又稱PACT法(粉末活性炭污泥法)。因粉末活性炭（PAC）對進(jìn)水有機(jī)物的吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于活性污泥，因此會產(chǎn)生粉末活性炭對進(jìn)水有機(jī)物不斷吸附、活性污泥微生物不斷對粉末活性炭所吸附的有機(jī)物降解的現(xiàn)象。

一、PACT工藝的組成

粉末活性炭連續(xù)或間歇地按比例加入曝氣池。由于在曝氣池中吸附過程與生物降解過程同時進(jìn)行，所以能達(dá)到較高的處理效率，獲得較好的出水水質(zhì)。完全混合的污泥和粉末活性炭流到二沉池中，污泥回流到曝氣池，處理水排放，粉末活性炭再生后回用于該系統(tǒng)。

二、PACT工藝代謝機(jī)理

PACT的代謝機(jī)制包括活性炭作用下的“生物活性的激活”和微生物作用下的“活性炭的生物再生”兩種作用。針對微生物是否對活性炭有生物再生作用，一般有下列兩種觀點。

第一種觀點認(rèn)為PACT中不存在粉末活性炭（PAC）的生物再生。由于微生物對粉末活性炭（PAC）的再生不起作用，所以粉末活性炭（PAC）經(jīng)過幾個吸附周期后，有機(jī)污染物的去除率逐漸下降。這種現(xiàn)象可解釋為由于粉末活性炭（PAC）表面逐漸達(dá)到飽和，從而減小有機(jī)物去除率。微生物之所以對粉末活性炭（PAC）的再生不起作用，是因為酶反應(yīng)需要一定的空間和移動的自由性，以便和基質(zhì)結(jié)合；若要使酶在微孔中起催化作用，微孔直徑至少應(yīng)等于酶直徑的3倍。而最簡單、最小的酶分子平均直徑為3．1～4．4 nm所以酶若要整個進(jìn)入孔隙中起催化作用，其孔徑須大于10 nm，而粉末活性炭微孔的直徑小于4 nm，所以活性炭的生物再生是不可能的。因此，PACT對系統(tǒng)出水水質(zhì)的改善是PAC吸附與微生物代謝的簡單結(jié)合。

第二種觀點認(rèn)為微生物細(xì)胞與粉末活性炭（PAC）是相互影響的，即存在粉末活性炭（PAC）的生物再生。粉末活性炭（PAC）的存在增加了固液表面，微生物細(xì)胞、酶、有機(jī)污染物、氧能夠吸附在此表面上，為微生物代謝提供良好環(huán)境。另外，表面的物化催化反應(yīng)也有可能在粉末活性炭（PAC）表面發(fā)生。雖然粉末活性炭對有機(jī)物的吸附主要發(fā)生在微孔中，細(xì)菌個體不能進(jìn)入，但其分泌的胞外酶D≤1 nm，所以有一部分酶可能通過擴(kuò)散進(jìn)入微孔中，與吸附位上有機(jī)物反應(yīng)，使得吸附位空出。另外，在細(xì)胞衰老或高沖擊力水流作用下出現(xiàn)的細(xì)胞自溶使得氧化酶能與污染物接觸，而且酶的催化作用只需酶的局部(含活性基因的主鏈或側(cè)鏈)進(jìn)入活性炭微孔與污染物接觸即可。所以，酶對活性炭微孔部分生物再生是有可能的。排泄到PAC微孔中的生物酶能夠?qū)Ψ勰┗钚蕴浚≒AC）吸收的有機(jī)物進(jìn)行胞外生物降解，使PAC得到再生。與單純的吸附系統(tǒng)比較，由于生物再生使得活性炭的吸收能力提高，延長了活性炭使用周期。即PACT系統(tǒng)是粉末活性炭（PAC）與污泥吸附作用和微生物的生物降解作用相結(jié)合的系統(tǒng)。

三、粉末活性炭投加對活性污泥系統(tǒng)的影響

1、改善絮凝體的沉降性能

投加到曝氣池中的粉末活性炭能與絮凝體結(jié)合，增加絮凝體密度，提高絮凝體的沉降性能。Huto研究表明，PACT系統(tǒng)中的活性炭起著沉淀劑的作用。投加粉末活性炭（PAC）也能改善垃圾滲濾液廢水處理系統(tǒng)中活性污泥的沉降性能。但有一點應(yīng)注意，為提高污泥的沉降性，必須考慮粉末活性炭的粒徑大小。

2、提高系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力

粉末活性炭對污染物的吸附能力與污染物的濃度有關(guān)。污染物濃度高時，粉末活性炭的吸附量增加；濃度低時，由于解吸作用又有部分被吸附回到溶液中。所以粉末活性炭能對污染物濃度變化起到緩沖作用。粉末活性炭能對微生物起到保護(hù)作用，提高了系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力。垃圾滲濾液不但水質(zhì)水量變化大，而且還含有有毒有害的物質(zhì)，在活性污泥系統(tǒng)投加粉末活性炭后，系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力顯著提高，而且活性污泥系統(tǒng)若受到毒性物質(zhì)沖擊，其恢復(fù)正常處理狀態(tài)較快。但若活性污泥的生物絮凝能力遭到破壞，生物降解完全停止，投加PAC后，只能提高生物處理率，而不能改善污泥的沉降性能。

3、除色、除臭并消除發(fā)泡現(xiàn)象

與傳統(tǒng)的活性污泥法相比，PACT能有效地去除色度、除臭并消除發(fā)泡現(xiàn)象。Wu等對許多處理方法比較后發(fā)現(xiàn)，PACT是染料廢水處理的最佳工藝。Benedek等用活性污泥法處理化工廢水時，投加粉末活性炭（PAC）后，能有效控制曝氣池內(nèi)的發(fā)泡現(xiàn)象。另外Kincannon等發(fā)現(xiàn)，曝氣池內(nèi)投加粉末活性炭（PAC）后能降低污水中某些物質(zhì)如甲苯等發(fā)出的惡臭，分析其原因，主要是活性炭對含芳香環(huán)的有機(jī)物具有較強(qiáng)的選擇吸附性。

4、有助于生物系統(tǒng)對污水中氮的去除

傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)對污水中總氮的去除率僅為30%左右。處理水排放到水體后，易造成水體富營養(yǎng)化。粉末活性炭能吸附某些毒性物質(zhì)，使得系統(tǒng)硝化與反硝化率提高。

5、提高系統(tǒng)處理效率

活性污泥系統(tǒng)投加粉末活性炭（PAC）后，處理效率能大幅度提高。一方面，PAC加入后能使污水中有機(jī)物與微生物接觸時問延長，為一些難降解物質(zhì)的生物降解提供了可能；另一方面，粉末活性炭具有選擇性吸附難降解性物質(zhì)(如木質(zhì)素、腐殖質(zhì)等)和毒性物質(zhì)(苯酚、有機(jī)氯化物等)的特性。而且，微生物本身產(chǎn)生的有毒、難降解性物質(zhì)也能被有效吸附，能防止生物活性的下降。另外，投加粉末活性炭還能增加系統(tǒng)的污泥濃度，有效地提高了各種廢水處理系統(tǒng)的處理率。

Ying等發(fā)現(xiàn)，在各種運(yùn)行條件下，往處理垃圾滲濾液SBR系統(tǒng)投加粉末活性炭（PAC）后，許多鹵代有機(jī)物濃度均降到各自的允許檢測濃度。投加粉末活性炭（PAC）的活性污泥系統(tǒng)處理含Cr廢水時，COD和Cr的去除率均顯著提高。對處理醫(yī)藥行業(yè)廢水的活性污泥系統(tǒng)和處理垃圾滲濾液SBR系統(tǒng)投加粉末活性炭（PAC）后，COD的去除率都有較大提高。

四、PACT工藝影響因素

PACT系統(tǒng)的成功運(yùn)行在很大程度上取決于所投加的粉末活性炭的量和粒徑大小及系統(tǒng)中活性污泥的濃度。一般針對某一具體的PACT系統(tǒng)，首先需要進(jìn)行間歇試驗，確定所需投加的PAC的量及尺寸大??；然后再進(jìn)行連續(xù)實驗確定系統(tǒng)的污泥濃度。

采用生物活性污泥法對污水進(jìn)行處理，一般選用200目的煤質(zhì)粉末活性炭或者木質(zhì)粉末活性炭，在處理相關(guān)的污水時，當(dāng)粉末活性炭的投加量增加的時候，對于污水中COD的去除效果也比較好，但當(dāng)粉末活性炭投加量過大時，粉末活性炭對于污水中COD的去除效果并不會成正比進(jìn)行提升。

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