隨著我國(guó)鐵路事業(yè)的飛速發(fā)展和國(guó)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(gè)重要的研究課題。目前的中水處理技術(shù)主要有二級(jí)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(guó)外、尤其是日本，多年前已開始大量應(yīng)用，在國(guó)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(duì)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(duì)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(chǎng)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(zhǎng)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(duì)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(duì)降低，造成炭粒內(nèi)存在一個(gè)由內(nèi)向外減小的濃度梯度，有機(jī)物就會(huì)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(gè)以上，我國(guó)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(guó)際先進(jìn)水平。國(guó)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(duì)微染原水的處理非常有效。
國(guó)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(guó)內(nèi)外很多學(xué)者都對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(gè)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(yíng)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(shì)，國(guó)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(jí)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(gè)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(duì)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(shì)。
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(gè)：
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(duì)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(duì)目標(biāo)污染物去除的方法。