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对于深度处理的水厂中的活性炭工艺单元,活性炭的性能评价是活性炭更换与再生的判断依据之一。目前该领域的研究主要集中于新炭性能的评价,对长期运行的生物活性炭(Biological Activated Carbon,BAC)失效研究较少。本文通过对五个不同炭龄的活性炭滤料BAC0(0年)、BAC1(1年)、BAC4(4年)、BAC8(8年)和BAC9(9年)的工艺模拟实验,分析了不同炭龄BAC的吸附作用与生物降解作用。接着,从出水水质达标和保障正常运行两方面,研究了五个BAC的处理效果失效和运行失效风险,并分析了BAC失效因素,从而提出指标指导BAC工艺的换炭处理。BAC的作用变化研究表明,五个BAC均具有剩余静态吸附容量,但由于解吸作用和生物膜的包裹,实际运行中BAC发挥的吸附作用很少。长期运行的BAC主要发挥生物作用,对有机物的去除主要是对可降解有机物(Biodegradable Dissolved Organic Carbon,BDOC)的去除。BAC滤料上的生物量与活性炭孔径10~30 nm的孔容积显著相关,生物量对BAC的处理效果具有较大影响。BAC的处理效果失效研究表明,对于深圳地区,无法仅根据处理效果判断BAC的失效,活性炭的孔隙结构是影响BAC处理效果的内在因素,滤料孔径10~30 nm的孔容积可作为BAC滤池处理效果变化的指示指标。孔隙结构会影响生物量,从而影响BAC的处理效果。长期运行的BAC对有机物仍具有处理效果,运行8年以上的BAC对有机物去除率低于20%,但出水仍满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。五个BAC均能应对一定范围的水质波动,对微量污染物苯酚和嗅味物质2-甲基异冰片(2-Methylisoborneol,2-MIB)均具有一定抗冲击负荷能力。长期运行的BAC对磷、氯、溴、碘和金属元素均能有效富集,吸附的有机物以醇类、醛类、酮类和杂环类为主,无机物以氟化物、硝酸盐、氯化物、硫酸盐为主,存在吸附物解吸引起水质问题的风险。BAC的运行失效研究表明,粒径分布会影响BAC滤池的正常运行,当滤料粒径大于0.8 mm的比例小于37%、K80大于3.6时,滤池存在运行风险。滤料在长期运行过程中粒径变小、不均匀度增大,会引起BAC滤池出现水头损失过高、产水量降低的问题,但是滤料对有机物仍有处理效果,可通过移除表层40 cm细炭的工程措施恢复滤池的运行。