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采用活性炭对废水的深度处理，可以提高出水质。这是由于活性炭的吸附作用，
吸附了废水溶解的有机物。 容易实现同步消化反硝化，这是由于活性炭上可以形成一层生物膜，所形成的生物膜中存在好氧厌氧区。活性炭可以减少生物处理的效果，它可以吸附一些对微生物要毒害的重金属离子。它可以提高污泥的沉降性，是由于它的吸附性，将很多稳定性好的小分子有机物通过吸附形成大的絮体。另一方面，如果活性炭上的生物膜一旦形成，就有很好的去BOD能力.
当活性炭与微生物联用时，在吸附和微生物氧化分解的协同作用下去除污染物的。
活性炭的大量微孔吸附了有机物和废水中的氧，为微生物的群体生长繁殖提供了高浓度的营养源，而微生物代谢过程中产生的酶和辅酶又被吸附和富集在活性炭微孔中，加之炭上微生物和有机物接触时间较长，使难以降解的有机物也有可能经生物氧化而分解。此法具有以下优点：稳定，处理效果好;提高了微生物对有机物和重金属的抗性;活性炭能吸附表面活性物质，解决了曝气池中的气泡问题;产生了有凝聚力的炭体和微生物，形成了坚实和稠密的污泥，改善了活性污泥法的操作条件；能用于处理成分复杂，浓度和水量多变的废水；成本低。
活性炭与膜联用法是利用活性炭对有机物的富集作用和对水中溶解氧的选择吸附性，在温度及营养物适宜的条件下，使活性炭表面上生长好氧微生物，将活性炭的吸附作用和微生物的分解氧化作用协同起来。采用此法，不仅可以提高废水的处理效果，而且能够较大幅度的延长活性炭的使用寿命，同时还可以降低处理成本，
简化运转操作管理。这是一种新近发展起来的污水处理技术。北京第三毛线厂曾采用活性炭生物膜法氧化处理染料废水。美国新泽西州的罗卡威城1982 年采用曝气和粒状活性炭相结合的流程，有效的去除了地下水中的有机化合物.美国杜邦 (DUPON) 公司使用PACT 法代替颗粒状活性炭填充床处理法。该法将粉状活性炭处理和生物处理结合起来使用，被列为美国工业废水处理新技术中几个极有前途的废水处理新技术之一。 另外，在美国Cyanmid 公司的处理设施中，三级处理废水时使用颗粒活性炭(GAC)。据资料报道，美国环保署(USEPA) 的饮用水标准的64
项有机污染物指标中，有51 项将粒状活性炭(GAC) 列为最有效技术。
活性炭处理含汞废水在氯碱工业中，以汞为阴电极，制造氯气和苛性钠；聚氯乙烯、乙醛、醋酸乙烯的合成工业均以汞作为催化剂；电子仪表工业也常用
到汞，故这些行业均排放含汞废水J。汞对人体有严重的毒害作用，其中甲基汞在人体脑组织内积累，侵入中枢神经系统，破坏神经功能，严重时可导致死亡。活性炭能有效地吸附废水中的汞，一些工厂已经采用此法处理含汞废水，但该法更适用于处理低浓度的含汞废水。废水含汞浓度高时，先进行一级处理，降低废水中汞浓度后再用活性炭吸附。将含汞量在l mg／L~2 mg／L以下的废水通过活性炭滤塔，排出水含汞量可下降到0．Ol m2／L~0．05 mg／L。
活性炭良好的吸附性能使其在水处理技术中得以广泛应用，值得注意的是，
不同方法制得的活性炭，选择吸附性会不同，各有一定适用范围，使用不当则效
果不佳，所以针对不同的水质，可选择相应的活性炭，或采用一定手段对活性炭
改性，或与其他水处理技术联合应用，将取得良好的效果。随着社会对水质越来
越高的要求，活性炭在水质净化和废水深度处理中将发挥出更大的作用。活性炭的强吸附性能与它具有巨大的比表面积有关，在炭粒活化过程中，晶格间生成的空隙形成了各种形状和大小的细孔，其孔壁的总面积就是活性炭的总表面积。吸附作用主要发生在这些细孔的表面上，每克吸附剂具有的总表面积称为比表面积。但是，活性炭的吸附量除与比表面积有关以外，还与细孔的形状和分布以及表面的化学性质有关，活性炭的比表面积可达500~1700m2/g，活性炭微孔的形状取决于活化方法和活化条件，有圆筒形、圆锥形、瓶形，平板形、V字型、毛细管形等等。细孔的半径一般为1~10nrn。活性炭的孔隙可分为大孔、过度孔和微孔三类，大孔的孔径为1000~10000nm，表面积只有0.5~2m2/g，占比表面积比例不足1%，它主要为吸附质提供扩散通道，吸附能力较弱;过渡孔半径为2~100nm，其表面积为1~200 m2/g，占总比表面积的5%以下，它不仅为吸附质提供扩散通道，影响扩散速度，而且有利于大分子物质的吸附，吸附能力强，过度孔的发达与否就成为水处理用活性炭的一个重要指标：微孔半径在2nm以下，其比表面积为700~1400 m2/g，占比表面积的95%以上，对吸附量的影响最大，在吸附中期起主要作用，但对于液相来说，水中的大分子污染物难以进入微孔，因此，其吸附能力一般。 由于活性炭的原料和制造方法的不同，细孔的分布情况也相差很大，而且再生次数也会影响细孔的构造，一般来说，吸附量主要受微孔支配，但对于分子量(或分子直径)较大的吸附质，由于分子筛的作用，被吸附质难以进入小孔，因此小孔提供的表面积几乎不起作用，所以在实际应用中，应该根据吸附质的直径大小和活性炭的孔隙分布来选择合适的活性炭。
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