生物活性炭法(PACT)是指將粉末活性炭投加到好氧系統的回流污泥中，通過含炭污泥中粉末活性炭(PAC)與活性污泥中微生物的相互作用，提升對廢水中污染物的去除效果.目前較多應用在印染廢水、化工廢水、垃圾滲濾液的處理中.研究表明，PACT工藝的促進機理主要在于系統內“吸附-降解-再生-再吸附”的協同作用，涉及到復雜的吸附與生物降解同步作用過程，因此在具體微觀機理和動力學模型方面仍有研究空間.此外，對PACT工藝的宏觀生物強化效果，也缺乏的表征，使得PACT工藝在實際運行中缺乏相應的針對性。

信陽地埋式一體化污水處理設備技術實驗水樣及材料

　　實驗以廢水為主(印染廢水占85%，化工廢水占10%，生活污水占5%左右)的園區集中處理廠水解酸化處理出水為試驗對象(進水).由于進水水質不盡相同，因此其具體水質指標見相應實驗結果.

　　粉末活性炭為100目木質炭，經檢測(ASAP2010，Micromeritics，美國)，該粉末活性炭的內部性質為：BET 比表面積532.26 m2 · g-1，微孔(<2 nm)體積0.1 cm3 · g-1，中孔(2~50 nm)體積0.449 cm3 · g-1，平均孔徑3.8 nm.

實驗裝置及運行條件

　　本研究的實驗裝置如圖所示.

　　試實驗裝置含A2/O反應器以及二沉池，其中A2/O反應器有機玻璃材質，有效容積為1.0 m3. 二沉池為豎流式沉淀池，表面負荷0.63 m3 · m-2 · h-1. A2/O反應器實驗裝置內分5格，HRT比為2 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1，其中前二格可以實現回流及攪拌，形成A2/O反應器.

　　運行條件：廢水處理量1.0 m3 · d-1，即系統HRT=24 h.污泥回流和硝化液回流比均為100%.根據之前的實驗結論，PACT工藝中粉末活性炭的投加量為100 mg · L-1，分兩次均勻干式投加，總投加量為100 g · d-1.啟動時活性污泥投加量為1500 mg · L-1(MLSS當量)，污泥MLSS超過4000 mg · L-1時適當排泥.裝置運行時溶解氧控制在3.0 mg · L-1.除特殊說明外，實驗條件均為常溫，檢測數據為1個月平均值.

實驗與分析方法

　　總有機碳的檢測儀器為島津TOC-V CPH.毒性的檢測使用儀器為deltaTOX，儀器可以檢測光子數來推斷發光細菌存活量，其中光損失數代表水樣的毒性(詳見表 1).金屬離子含量的檢測采用電感耦合等離子光譜(ICP-AES)，型號J-A1100.

　　光損失數與毒性關聯性

　　采用GC-MS檢測廢水中所含有機物，儀器型號及具體檢測方法參考相關文獻報道.

　　紫外-可見吸收光譜儀型號為島津UV-2201.分子量測試采用凝膠滲透色譜(GPC)方法進行測試，儀器：Waters 515型凝膠色譜儀，Waters 2410示差折光檢測器，標準品：聚乙二醇(PEG).柱子：Waters Ultrahydrogel 500和Ultrahydrogel 120兩柱串聯(7.8 mm×300 mm);流動相：0.1 mol · L-1硝酸鈉水溶液;流速：0.8 mL · min-1;進樣量：50 μL; 柱溫：40℃.

　　采用掃描電鏡(S-3400N II，Hitachi，日本)對實驗中相關活性污泥進行表征.其他實驗分析指標中，包括MLSS、COD等均按照國標法進行測試.

信陽地埋式一體化污水處理設備技術結果和討論

常規指標去除效果

　　從反應器常規運行角度出發，比較了投加粉末活性炭前后A2/O反應器處理效果的變化。

　 A2/O與A2/O(PACT)對常規指標的去除效果對比分析

　　由表對比可知，PACT工藝對COD去除率的提升超過10%，同時在色度去除方面具有較高的強化作用，但在氨氮、總氮和總磷的強化去除方面，PACT系統的促進效果均不明顯.通過計算，在實際處理濃度較低的綜合印染廢水水解酸化出水時，PACT的處理效果可以達到0.6~1.0 kg · kg-1活性炭.此外，活性炭的投加對生化系統污泥的形態也有促進效果，可以有效降低SVI指數，控制污泥膨脹.

　　在此基礎上，重點考察了低溫條件下(10℃以下)A2/O反應器的長期穩定運行效果，尤其是在粉末活性炭投加前后對COD的去除效果對比，具體見圖 2(橫坐標為實驗日期).

　　在進入低溫運行條件后，由于園區企業整體的前端預處理效果變差，導致進水COD猛增，原水的平均值達到378.34 mg · L-1，水解酸化作用也由于 受氣溫的影響，效率大大降低，對COD的去除率只有31%，低于常溫條件下的37.4%，導致后續A2/O對COD的去除率不高，僅為43%.但對比PACT工藝，在進水和水解酸化效率相差不大的情況下，由于在A2/O中添加了粉末活性炭，強化了生化作用，其對COD的去除率達到55.8%.這也表明在低溫條件下，投加粉末活性炭可以有效提高A2/O系統處理效果的穩定性，相關文獻也有類似報道.

毒性及重金屬指標檢測

A2/O與A2/O(PACT)毒性去除效果對比分析

　　對比可知，廢水經過水解酸化之后具有較高的毒性，說明水解酸化環境不適合發光細菌生存.A2/O處理之后，有毒物質基本被去除殆盡，因此出水基本沒有毒性，而投加活性炭的A2/O(PACT)，其出水毒性更低，同時TOC和B/C也更低，從另外一個角度證明了A2/O(PACT)對生化降解的強化作用.

  結果表明：廢水中Cd、Co、Cr、Pb等重金屬均未檢出，表明印染廢水中重金屬離子含量較低.而對比A2/O(PACT)的結果表明，PACT工藝對金屬離子的去除并無明顯的強化作用.

   GC-MS分析

　　進水中總計檢出32種有機污染物，其中烷烴及氯代烷烴類7種，烯1種，醚2種，酯4種，醇4種，苯及苯胺類9種，雜環類3種，酸類2種，經過A2/O處理后，有機污染物得到有效的處理，表 5中羅列了部分檢出的具可比性的關鍵有機污染物.

　 經PACT生物強化之后，A2/O(PACT)出水中有機物明顯減少，尤其對苯胺、萘以及雜環類(喹啉)物質的去處效果更佳，明顯優于常規A2/O工藝.這與粉末活性炭的吸附功能息息相關。此外，水解酸化之后廢水中含胺類物質很多，說明印染廢水含氮染料得到有效降解，這與印染廢水性質相吻合。

信陽地埋式一體化污水處理設備技術總結

　　1)PACT生物強化作用主要體現在COD的去除方面，對于印染廢水水解酸化處理出水，COD的強化去除效率提升超過10%.此外，PACT系統在色度的去除以及對污泥沉降性能的提升方面，均有較好的強化效果.在低溫條件下，投加粉末活性炭可以有效提高系統處理效果的穩定性.

　　2)相比A2/O，A2/O(PACT)在特征有機物的去除方面具有更好的效果，尤其對苯胺類、萘類和雜環類物質，具體也體現到毒性的去除上，但PACT作用對金屬離子的去除并無突出的強化作用.

　　3)紫外-可見光光譜檢測結果證實PACT工藝對色度去除的強化作用，其主要體現在大分子物質(染料類，腐殖類顯色物質等，分子量分布在800~1000 Da)的去除上.

　　4)A2/O(PACT)具備更好的生物相，SEM照片表明PACT污泥立體網狀結構更明顯，并附著大量絲狀細菌和微型動物，證明PACT強化作用主要體現在粉末活性炭的生物載體作用.