生物活性炭的热再生效能及在水厂中的应用

考察了实际应用中热再生对太湖流域某水厂所用生物活性炭的再生效能,重点分析了再生次数、再生方式对活性炭性能恢复程度的影响,并利用中试考察了再生活性炭在后续使用中对浊度、颗粒物、有机物以及消毒副产物的控制效果。结果表明,热再生可以显著恢复活性炭的吸附性能指标,碘值、亚甲基蓝值的恢复率分别可达到90%、99%左右,但恢复率会随着再生周期、再生次数的增加而下降;热再生会导致活性炭强度的持续下降,第2次再生会导致其机械强度低于80%,无法满足水厂用活性炭的基本性能要求;热再生活性炭的灰分含量随使用年限呈增加趋势,导致部分微孔结构在热再生过程中不能完全恢复;热再生在恢复活性炭孔隙结构的同时,不会显著改变活性炭对微生物的吸附能力,一般100 d左右可实现生物膜的成熟;通过热再生可以显著提升活性炭对水中有机物以及消毒副产物的控制效果。因此,在生物活性炭进行热再生时,应特别注意活性炭强度的变化以及多次再生所导致的负面影响。     

低频超声对生物活性炭的再生效能

利用小试研究了低频率(40 k Hz)超声技术对生物活性炭(BAC)的再生效能,并初步探讨了其作用机理。研究结果表明,低频超声可在一定程度上改变活性炭的基本性能指标,碘值、生物量分别由480 mg/g、310 nmol P/g变为680 mg/g、245 nmol P/g,而生物活性则随着超声时间先上升后下降,5 min时达到最大值。再生过程中生物活性炭的损耗量可控制在0.7%以内。针对活性炭结构的检测结果表明,超声过程不仅恢复了其大孔结构,微孔也得到了部分恢复,但表面官能团的含量则基本没有变化;再生过程中活性炭表面附着的部分微生物细胞发生脱落、破裂,胞内物质释放入水体中。综合考虑,超声过程中空穴破裂产生的高温、高压微射流和微液流对于活性炭的再生具有重要的意义,而自由基的作用相对较弱。再生后活性炭的再利用显示,超声在部分恢复吸附性能的基础上,进一步强化了其生化作用,从而更适宜于生物活性炭的再生。