吸附生化耦合水处理技术 原理与应用PDF电子书下载

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1水和废水处理：活性炭吸附历史回顾及其与生物工艺的耦合 1

1.1活性炭的历史 1

1.2活性炭的应用概述 2

1.3活性炭在环境污染领域的应用 3

1.3.1活性炭在给水处理中的应用 3

1.3.2活性炭在污水处理中的应用 4

1.3.3活性炭在其他污染治理中的应用 4

1.3.4吸附生化耦合技术在水处理中的应用 5

1.3.5耦合技术对其他污染物的强化去除 6

参考文献 7

2水和废水处理中活性炭吸附基础 9

2.1活性炭 9

2.1.1活性炭制备 9

2.1.2活性炭特性 10

2.1.3活性炭种类 11

2.2吸附 11

2.2.1吸附类型 12

2.2.2吸附影响因素 13

2.2.3吸附动力学 15

2.2.4吸附平衡和吸附等温线 17

2.2.5单组分/多组分吸附 19

2.3水和废水处理中的活性炭吸附反应器 21

2.3.1PAC吸附器 21

2.3.2GAC吸附器 21

2.4活性炭再生与活化 27

参考文献 28

3活性炭吸附与生化降解耦合废水处理工艺 31

3.1二级与三级处理：生化、吸附单体工艺向耦合工艺的发展 31

3.1.1活性炭在二级处理工艺中的应用 32

3.1.2活性炭在三级处理工艺中的应用 33

3.2吸附和生化去除耦合作用机理 34

3.2.1有机物的主要去除机理 34

3.2.2有机物/生物质/活性炭间的主要反应 39

3.2.3污染物特性对其表现及去除的影响 43

3.3颗粒活性炭（GAC）与废水生物处理技术的耦合 44

3.3.1GAC反应器在废水处理中的地位 44

3.3.2GAC反应器的生物活性 44

3.3.3GAC向BAC的转化 45

3.3.4BAC反应器中的主要反应进程 47

3.3.5BAC反应器的种类 48

3.4PAC与废水生物处理技术的耦合 49

3.4.1一级连续流好氧PACT？工艺 49

3.4.2序批式PACT工艺 52

3.4.3厌氧PACT工艺 53

3.5PAC/GAC膜生物工艺 53

3.5.1膜生物反应器（MBR） 53

3.5.2PAC-MBR工艺 53

3.5.3生物膜GAC过滤工艺——BioMAC工艺 54

3.6耦合工艺的特色 54

3.6.1活性炭强化有机碳的去除 55

3.6.2活性炭强化硝化作用 55

3.6.3活性炭强化反硝化作用 57

3.6.4活性炭对无机物的作用 57

3.6.5活性炭强化厌氧处理效果 57

3.6.6活性炭生物污泥的特点 58

3.6.7PAC对膜生物反应器的作用 58

3.7PACT和BAC污泥的再生 61

参考文献 62

4活性炭对特殊污染物和废水的生物处理：小试和中试研究 69

4.1工业废水的处理 69

4.1.1制药废水的处理 69

4.1.2造纸及纸浆废水的处理 70

4.1.3炼油及石油化工废水的处理 71

4.1.4纺织废水的处理 72

4.1.5其他工业废水的处理 72

4.2特殊化合物的去除 75

4.2.1挥发性有机物（VOCs）的去除 75

4.2.2酚类化合物的去除 77

4.2.3药品和内分泌干扰物（EDC）的去除 79

4.2.4杀虫剂和多氯联苯（PCBs）的去除 79

4.2.5优先控制污染物的去除 80

4.2.6染料的去除 80

4.2.7二级处理出水中有机污染物的去除 80

4.2.8其他化合物的去除 81

4.3垃圾渗滤液处理 82

4.3.1PACT工艺处理渗滤液 83

4.3.2PAC-MBR工艺处理渗滤液 85

4.3.3BAC工艺处理渗滤液 86

参考文献 87

5活性炭吸附耦合生化处理工程案例 94

5.1PACT工程案例 94

5.1.1PACT处理工业废水 95

5.1.2PACT处理生活与工业混合废水 100

5.1.3PACT处理垃圾渗滤液 101

5.1.4PACT处理受污染地下水 102

5.1.5PACT生活污水深度处理 102

5.1.6PACT处理受污染雨水 103

5.2BAC工程案例——以回用为目的的BAC过滤工艺 103

5.2.1回用于农业灌溉 103

5.2.2回用于饮用 104

5.2.3回用于非饮用目的的其他用途 104

参考文献 105

6吸附生物降解耦合工艺污水处理模型 107

6.1生物活性的GAC吸附剂模型 107

6.1.1引言 107

6.1.2炭颗粒表面生物膜的传质反应过程 107

6.1.3与基本工艺相关的吸附生物降解耦合的优点 114

6.1.4GAC/BAC反应器模型方法 116

6.1.5包括吸附和生物降解的BAC反应器模型 127

6.2PACT工艺的模型 130

6.2.1PACT工艺中的质量平衡 130

6.2.2PACT工艺中PAC质量平衡 131

6.2.3PACT工艺中基质去除模型 133

参考文献 136

7生物处理工艺中活性炭生物再生 139

7.1生物再生机理 139

7.1.1基于浓度梯度的生物再生 139

7.1.2基于胞外酶反应的生物再生 140

7.1.3基于微生物驯化的生物再生 142

7.2离线生物再生 142

7.3PACT和BAC系统中的同步生物再生 143

7.4吸附可逆性对生物再生效果的影响 144

7.5其他影响生物再生的因素 145

7.5.1生物降解能力 146

7.5.2基质的化学性质 147

7.5.3活性炭粒径 147

7.5.4活性炭的孔隙度 148

7.5.5活性炭的活化方式 148

7.5.6活性炭的物理表面性质 148

7.5.7脱附动力学 149

7.5.8活性炭与基质的接触时间 149

7.5.9浓度梯度和活性炭饱和度 150

7.5.10生物浓度 150

7.5.11溶解氧浓度 151

7.5.12微生物种类 151

7.5.13微生物代谢产物 151

7.5.14多种底物的存在 152

7.6生物再生效果的测定 153

7.6.1评估吸附再生的程度 154

7.6.2吸附等温线法 155

7.6.3吸附容量法 156

7.6.4溶剂萃取直接测量法 156

7.6.5吸附生物降解对比分析法 156

7.6.6生物降解产物法 157

7.6.7好氧呼吸测量法 157

7.6.8SEM检测 158

7.7厌氧/缺氧系统中的生物再生 159

7.8活性炭生物再生模型 159

7.8.1同步生物再生模型 160

7.8.2单组分系统生物再生模型 160

7.8.3多组分系统生物再生模型 166

7.8.4离线生物再生模型 167

7.8.5生物再生动力学模型 167

参考文献 168

8给水处理中活性炭吸附生物降解耦合技术 175

8.1引言 175

8.2水处理生化过程原理 175

8.3水处理中有机物的重要性 176

8.3.1采用有机碳表示有机物 176

8.3.2测定天然有机物中的可生物降解组分 177

8.3.3不可生物降解溶解性有机碳（non-BDOC或NBDOC） 179

8.3.4依据分子大小和化学性质分离天然有机物 179

8.4传统水处理对NOM的去除 180

8.4.1NOM去除理论 180

8.4.2NOM去除程度 181

8.5给水处理中的活性炭技术 181

8.5.1粉末活性炭（PAC）的投加 181

8.5.2颗粒活性炭（GAC）过滤 182

8.6生物活性炭（BAC）过滤 182

8.6.1BAC过滤的历史 182

8.6.2臭氧与BAC联合 184

8.6.3BAC在水厂中的应用情况 184

8.7水的吸附和生物降解性 184

8.7.1原水NOM 184

8.7.2臭氧对NOM特性的影响 185

8.7.3水中有机物吸附性能和生物降解性能的确定 187

参考文献 192

9BAC过滤对NOM、营养元素和微污染物的去除 196

9.1有机物去除 196

9.1.1主要机理 196

9.1.2穿透曲线 196

9.1.3BAC滤池的生物再生 201

9.2BAC过滤效果的主要影响因素 202

9.2.1GAC与其他滤料的比较 202

9.2.2GAC的类型 202

9.2.3空床接触时间（EBCT）和水力负荷（HLR） 203

9.2.4滤池反冲洗 204

9.2.5温度 204

9.2.6残留氧化剂 204

9.3BAC滤池的运行效果：有机物去除 205

9.4BAC滤池的运行效果：营养物去除 210

9.4.1BAC滤池内的硝化作用 210

9.4.2BAC滤池内的反硝化 211

9.5BAC滤池对有机微污染物的去除 212

9.5.1水中的有机微污染物 212

9.5.2本底NOM和有机微污染物的竞争 212

9.5.3有机微污染物在预载GAC中的吸附 213

9.5.4GAC特性对吸附的影响 213

9.5.5BAC过滤对有机微污染物的吸附和生物降解 214

9.5.6BAC过滤对消毒副产物及前驱物的去除 217

9.6BAC滤池对离子污染物的去除 219

9.6.1硝酸盐去除 219

9.6.2溴酸盐去除 219

9.6.3高氯酸盐去除 221

9.7PAC和GAC在生物膜工艺中的集成 222

9.7.1直接投加PAC至膜生物反应器 222

9.7.2BAC过滤后接膜生物反应器 222

9.8GAC用于地下水生物修复 223

9.9BAC滤池中的生物特性 223

9.9.1BAC滤池的微生物生态学 223

9.9.2BAC滤池内的生物膜生长控制 224

9.9.3BAC滤池内生物量和生物活性的确定 224

9.9.4采用传统技术和分子生物学技术测定微生物 225

9.9.5出水的微生物安全性 226

参考文献 227

10给水处理厂BAC滤池应用实例 236

10.1BDOC和AOC作为配水管网生物再生潜能指标的限值 236

10.2BAC过滤工程案例 236

10.2.1德国Mulheimn水厂 236

10.2.2荷兰阿姆斯特丹Leiden水厂 237

10.2.3法国巴黎郊区水厂 238

10.2.4加拿大魁北克Ste Rose水厂 238

10.2.5瑞士Zurich-Lengg水厂 239

10.2.6荷兰阿姆斯特丹Weesperkarspel水厂 239

10.2.7澳大利亚维多利亚州3座水厂 241

10.3评价臭氧和BAC过滤的新方法 241

10.4水源为地下水的BAC工程实例 242

参考文献 243

11给水处理中的BAC过滤模型 245

11.1基质去除和生物膜形成 245

11.2BAC过滤模型 246

11.2.1侧重滤池内生物降解过程的模型 247

11.2.2吸附和生物降解工艺集成模型 253

11.2.3微污染物去除模型描述 256

参考文献 258

12结论与展望 261

12.1PACT和BAC在污水和给水处理中的应用综述 261

12.2去除机理和微污染物消除的研究前景 262

12.2.1污水处理 262

12.2.2给水处理 264

12.3活性炭生物再生的研究前景 265

12.3.1活性炭类型的重要性 265

12.3.2活性炭生物再生 266

12.3.3BAC物化再生 267

缩略语表 269

致谢 274

索引 275

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