一、臭氧－生物活性炭深度水處理工藝（O3-BAC）概述?
臭氧-生物活性炭深度水處理技術(shù)被稱為飲用水凈化的第二代凈水技術(shù)，臭氧-生物活性炭技術(shù)采用臭氧氧化和生物活性炭濾池聯(lián)用的方法，將臭氧化學氧化、臭氧滅菌消毒、活性炭物理化學吸附和生物氧化降解四種技術(shù)合為一體。其主要目的是在常規(guī)處理之后進一步去除水中有機污染物、氯消毒副產(chǎn)物的前體物以及氨氮，降低出水中的COD和BOD，保證凈水工藝出水的化學穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定性。
臭氧是氧的同素異性體，分子式為O3，常態(tài)呈氣體，淡藍色，有特殊氣味；臭氧是自然界最強的氧化劑之一，具有廣譜殺微生物作用，其殺菌速度高于氯氣。臭氧投加在水中以后，主要有三個作用，一方面直接降解有機物，減少進入活性炭池中的有機負荷；一方面把大分子有機物降解為小分子有機物，改變水中有機物的分子量分布，提高水中有機物的可生化性，從而有利于強化后續(xù)活性炭工藝對于中小分子量有機物的吸附降解；最后一個作用就是為后續(xù)活性炭工藝充氧，有利于活性炭好氧微生物的生長。
活性炭幾乎可以用含有碳的任何物質(zhì)做原材料來制造，這包括木材、鋸末、煤、泥炭、果殼、果核、蔗渣、骨、石油腳、皮革廢物、紙廠廢物等等，近來有的國家傾向于用天然煤和焦炭制造粒狀活性炭。活性炭的主要特征是比表面積大和帶孔隙的構(gòu)造，因而顯示出良好的吸附性能。活性炭分粉末活性炭和顆粒活性炭兩種，兩者不同之處是顆粒大小不同，其吸附性能沒有本質(zhì)上的區(qū)別。活性炭作為一種多孔物質(zhì)，能夠吸附水中濃度較低、其它方法難以去除的物質(zhì)，同時，還可以去除水中的濁度、嗅味、色度，改善水的口感，而且能夠有效地吸附合成洗滌劑、陰離子表面活性劑等活性物質(zhì)；活性炭還具有催化作用，催化氧化臭氧為羥基自由基，最終生成氧氣，增加水中的溶解氧（DO）的濃度。活性炭空隙多，比表面積大，能夠迅速吸附水中的溶解性有機物，同時也能富集水中的微生物。粒狀活性炭吸附水中溶解性有機物，但對一些揮發(fā)性較低，難以生物降解，分子量在10000以上的高分子有機物不易吸附去除，而且吸附性能還受有機物所帶官能團及分子結(jié)構(gòu)的影響。利用臭氧電位高的特點，易將許多不易生物降解的有機物分解成許多更易生物降解的較小的或含氧較多的低分子有機物，從而改變了有機物的結(jié)構(gòu)形態(tài)和性質(zhì)，使其易被活性炭吸附去除，而被吸附的溶解性有機物也為維持炭床中微生物的生命活動提供營養(yǎng)源。同時，由于臭氧供氧充分，炭床中大量生長繁殖好氧菌，有足夠時間來生物降解所吸附的低分子有機物，使其在炭床中形成生物膜。該生物膜具有生物氧化降解和生物吸附的雙重作用，而活性炭孔隙中的有機物被分解后，經(jīng)過反沖洗，活性炭孔隙騰出吸附位置，恢復了對有機物與溶解氧的吸附能力。活性炭對水中有機物的吸附和微生物的氧化分解是相繼發(fā)生的，微生物的氧化分解作用，使活性炭的吸附能力得到恢復，而活性炭的吸附作用又使微生物獲得豐富的養(yǎng)料和氧氣，兩者相互促進，形成相對穩(wěn)狀態(tài)，得到穩(wěn)定的處理效果，從而大大地延長了活性炭的再生周期。活性炭附著的硝化菌還可以轉(zhuǎn)化水中的氨氮化合物，降低水中NH3-N的濃度。
臭氧－生物活性炭深度水處理工藝（O3-BAC）是指臭氧和活性炭吸附結(jié)合在一起的水處理方法，采取先臭氧化后活性炭吸附，并利用活性炭表面生長微生物的生物降解作用，完成對水中有機污染物的有效去除，它集臭氧氧化、殺菌消毒、活性炭物理吸附和微生物生物氧化作用為一體，充分發(fā)揮各自特長，互相促進，取得了去除有機污染物的多重效應(yīng)，從而達到水質(zhì)深度凈化的目的。臭氧-生物活性炭濾池聯(lián)合工藝能有效降解和去除水中的有機物、農(nóng)藥、藻類，去除異臭、異味、色度，去除部分重金屬、氰化物、放射性物質(zhì)、氨氮等。
二、臭氧－生物活性炭深度水處理工藝的優(yōu)缺點
優(yōu)點：
臭氧－生物活性炭濾池工藝是將活性炭物理化學吸附、臭氧化學氧化、生物氧化降解及臭氧滅菌消毒四種技術(shù)合為一體，與傳統(tǒng)水處理工藝相比，具有明顯的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在：?
①常規(guī)加氯工藝處理的自來水的Ames致突變試驗結(jié)果多為陽性，而臭氧-生物活性炭工藝處理后為陰性；
②臭氧－活性炭工藝對有機污染物的去除率為50％以上，比常規(guī)處理提高15～20個百分點；
③提高色度和嗅味的去除率，改善感官性指標；
④提高對鐵、錳的去除率；
⑤可以去除氨氮到90％左右，水中的氨氮和亞硝酸鹽可被生物氧化為硝酸鹽，從而減少了后氯化的投氯量，降低了三鹵甲烷等消毒副產(chǎn)物的生成；
⑥有效去除AOC、蛋白氨氮，提高處理水的生物穩(wěn)定性，提高管網(wǎng)水質(zhì)。另外臭氧和活性炭聯(lián)合使用，還可以延長活性炭的運行壽命，減少運行費用。
缺點：
盡管臭氧－生物活性炭濾池深度處理技術(shù)對于控制飲用水質(zhì)污染和改善水質(zhì)發(fā)揮了較好的作用，但也存在局限性。主要表現(xiàn)在：
①臭氧氧化處理飲用水存在臭氧利用率低、氧化能力不足等缺陷；
②臭氧可以有效降解含有不飽和鍵或者部分芳香類有機污染物，而對于部分的穩(wěn)定性有機污染物（如農(nóng)藥、鹵代有機物和硝基化合物等）難以氧化降解。臭氧對一些有機物的降解僅僅局限與母體化合物結(jié)構(gòu)上的變化，可能會生成毒性更大且不易被生物活性炭降解的中間氧化產(chǎn)物；
③臭氧可以將大分子有機物氧化成小分子有機物，而有研究表明，活性炭吸附對分子質(zhì)量為500～3000Da的有機有較好的去除效果，而對大分子和小分子的有機物去除效果較差。臭氧氧化后有機物的分子質(zhì)量變小，將不利于活性炭的吸附；
④當水中含有溴化物（Br-）時，臭氧氧化將會生成溴酸根（BrO3-）及溴代三鹵甲烷（Br-THM）等有害副產(chǎn)物，對人體健康有很大的影響。
