隨著我國鐵路事業(yè)的飛速發(fā)展和國家飲用水新標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行，鐵路飲用水的水質(zhì)保障成為一個重要的研究課題。目前的中水處理技術(shù)主要有二級生化處理基礎(chǔ)上的混凝過濾工藝和膜生物反應(yīng)器（MBR）技術(shù)，它們僅能滿足澆草、洗車、沖廁、灑道路等不同用途的中水處理要求，如要得到用途更廣、水質(zhì)更好的再生回用水，需要采用深度處理方法。
近年來開發(fā)了生物活性炭技術(shù)，很好地解決了活性炭易飽和的問題，促進(jìn)了該技術(shù)在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用。該技術(shù)在國外、尤其是日本，多年前已開始大量應(yīng)用，在國內(nèi)尚處于研究和實(shí)際應(yīng)用的起步階段。本文介紹生物活性炭技術(shù)的特點(diǎn)、原理及實(shí)際應(yīng)用情況，為該技術(shù)在鐵路水處理中的應(yīng)用提供一定的參考。
一、特點(diǎn)與原理
1、特點(diǎn)
生物活性炭技術(shù)利用活性炭對污染物的強(qiáng)吸附去除性能，保證了出水水質(zhì)。同時(shí)利用活性炭具有的巨大比表面積及發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，對水中溶解氧也具有的強(qiáng)吸附性能特征，將其作為生物載體，為微生物聚集和繁殖提供良好場所。利用微生物降解吸附到活性炭上的有機(jī)污染物，結(jié)果降低了活性炭的吸附負(fù)荷，增加了炭床達(dá)到“穿透”或“失效”時(shí)的通水倍數(shù)，延長了活性炭的使用周期，減少了活性炭的再生頻率，從而降低了生產(chǎn)成本與能耗。
2、原理
對于生物活性炭的凈化機(jī)理，目前還沒有一種讓大家全部接受的理論解釋，其中較權(quán)威的有以下兩種說法。
⑴濃度梯度說法。活性炭吸附的有機(jī)物遍布其表層和內(nèi)部的大、小、微孔中，由于大多數(shù)細(xì)菌的大小為103nm，故細(xì)菌主要集中于炭顆粒的外表及鄰近大孔中，而不能進(jìn)入微孔中。細(xì)菌能直接將活性炭表面和大孔中吸附的有機(jī)物降解掉，從而使活性炭表面的有機(jī)物濃度相對降低，造成炭粒內(nèi)存在一個由內(nèi)向外減小的濃度梯度，有機(jī)物就會向活性炭表面擴(kuò)散，可逆吸附的有機(jī)物因此被解析下來而被微生物利用。
⑵胞外酶說法。細(xì)胞分泌的胞外酶和因細(xì)胞解體而釋放出的酶類（1nm大小），能直接進(jìn)入到活性炭的過渡孔和微孔中去，與孔隙內(nèi)吸附的有機(jī)物作用，使其從原吸附位上解脫下來，并被活性炭表面上的細(xì)菌所分解，構(gòu)成了吸附和降解的協(xié)同作用。
二、研究和應(yīng)用現(xiàn)狀
1、飲用水的深度處理
目前，歐洲應(yīng)用生物活性炭技術(shù)的水廠已發(fā)展到70個以上，我國上海的楊樹浦水廠和南市水廠于2002年10月開始也采用生物活性炭技術(shù)處理原水，出廠水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平。國內(nèi)外不少學(xué)者研究了應(yīng)用生物活性炭技術(shù)與其他技術(shù)相結(jié)合處理污染原水的方法，均表明對微染原水的處理非常有效。
國外代表性的凈水處理工藝流程有如下四種：
⑴A型：原水→（前氯處理）→凝聚·沉淀→砂濾→顆粒活性炭→消毒。
⑵B型：原水→凝聚·沉淀→砂濾→臭氧處理→BAC→消毒。
⑶C型：原水→凝聚·沉淀→臭氧處理→BAC→砂濾→消毒。
⑷D型：原水→凝聚·沉淀→砂濾→臭氧處理→BAC→砂濾→消毒。
2、污水深度處理
國內(nèi)外很多學(xué)者都對生物活性炭污水處理技術(shù)進(jìn)行了研究，有關(guān)人士研究了生物活性炭在滴濾池中對硫化氫氣體的吸附和生物降解效應(yīng)，研究表明在活性炭表面形成的生物膜加強(qiáng)了對吸附在活性炭表面的硫化氫的氧化作用。還有人研究了用生物活性炭技術(shù)處理含有合成表面活性劑的廢水并指出生物再生率可達(dá)到20%~40%。利用分離、篩選、馴化的組合式工程菌，以固定化生物活性炭柱過濾法對煉油廠含油廢水進(jìn)行處理，控制入水流量40mL/min，接觸時(shí)間20min,試驗(yàn)結(jié)果顯示效果十分顯著。將分離篩選得到的甲醇降解菌固定在顆粒活性炭上，組成固定化生物活性炭反應(yīng)系統(tǒng)，對其較佳運(yùn)行條件和運(yùn)行效果進(jìn)行研究，試驗(yàn)表明處理效果明顯好于其他3種樹脂和單純的活性炭吸附。
廢水深度處理已成為污水處理發(fā)展的一個重要方向。深度處理要求廢水在前期處理基礎(chǔ)上，進(jìn)一步去除其中的有機(jī)物、植物性營養(yǎng)鹽和微量成分等，水中的污染物濃度整體不高。處理這種水是生物活性炭技術(shù)的優(yōu)勢，國外已有大量的應(yīng)用。生物活性炭技術(shù)應(yīng)用于廢水的深度處理時(shí)，一般采用如下流程：⑴常規(guī)二級生化處理出水→混凝→沉淀→過濾→生物活性炭→消毒→出水。⑵膜生物反應(yīng)器（MBR）出水→生物活性炭→消毒→出水。
三、生物活性炭技術(shù)在鐵路污水處理中的應(yīng)用前景
1、鐵路污水的特點(diǎn)：各個階段所排污水水質(zhì)有很大差異。因此鐵路廢水水質(zhì)成分復(fù)雜，同時(shí)存在很多難降解物質(zhì)。由于生物活性炭技術(shù)具有微生物和活性炭的疊加和協(xié)同作用。生物活性炭用于水處理時(shí),可去除活性炭和微生物單獨(dú)作用時(shí)不能去除的污染物，而且處理的效率也比二者單獨(dú)作用高，這是由于微生物、活性炭和污染物之間相互作用的結(jié)果，并且活性炭的吸附及其顆粒表面的掩蔽作用，可以提高微生物對有機(jī)毒物和重金屬的抵抗能力，從而提高處理的效率。因此在鐵路水處理中應(yīng)用生物活性炭技術(shù)有很大的優(yōu)勢。
2、由于鐵路分布廣而分散，給水點(diǎn)多，量小而分散，大多數(shù)給水點(diǎn)無法采用城市自來水供水。更有一些偏僻的站點(diǎn)，由于種種原因采用槽車運(yùn)水，飲用水水質(zhì)很難保證，這需要進(jìn)行二次深度處理。同時(shí)，鐵路生產(chǎn)生活廢水很難并入當(dāng)?shù)厥姓鬯幚硐到y(tǒng)，因此大多采用自行處理的方式。相比較而言，鐵路給排水水量小，因此給排水處理設(shè)施應(yīng)以小型、緊湊的一體化處理設(shè)備為主，整體采用集成化工藝，出水直接達(dá)標(biāo)。
四、生物活性炭技術(shù)的發(fā)展
目前生物活性炭技術(shù)發(fā)展的主要方向有如下兩個：
1、新型活性炭的開發(fā)。在20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的活性炭纖維以其吸附容量大、吸附和解吸速率快、再生條件溫和等優(yōu)點(diǎn)得到迅速發(fā)展。開始出現(xiàn)了以活性炭纖維代替顆粒活性炭的新型生物活性炭工藝。
2、生物強(qiáng)化應(yīng)用。生物強(qiáng)化技術(shù)又稱生物增強(qiáng)技術(shù)，是為了提高廢水處理系統(tǒng)的處理能力和效果而向該系統(tǒng)中投加專項(xiàng)有效微生物菌種，以達(dá)到對某種或某一類有害物質(zhì)的去除或某方面性能優(yōu)化的目的,從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)污染物去除的方法。