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顆粒活性炭(被廣泛用于從飲用水中去除溶解的有機物。在七十年代初期，據報道，在顆粒活性炭過濾器中增殖的細菌可能是過濾器中有機物去除的一部分。在這一發現之后，發現預臭氧化顯著增強了顆粒活性炭的生物活性。臭氧化和顆粒活性炭的組合通常被稱為生物活性炭工藝或生物增強活性炭工藝。在一些國家，生物活性炭在許多大型水處理廠實施。廣泛使用的原因是地表水水質普遍較差關注氯化副產物。
在生物活性炭過濾器中生物消除溶解的有機化合物提供了幾個完成的水質優點。例如，生物活性炭去除了大部分溶解的有機碳(DOC)。通過吸附和生物活性炭去除的DOC的理論表示如圖所示。最初，大多數去除通過物理吸附發生(周期A)，而細菌處于馴化階段。在此期間，DOC去除率在40%到90%之間。10%至20%的級分在生物活性炭上是不可吸收的。
在B期間，吸附和生物降解過程并行運行。細菌現在適應，吸附位置飽和，吸附除去逐漸減少。周期C被稱為穩態周期。生物氧化是負責DOC去除的主要過程。大部分吸附能力已經耗盡。在穩態條件下，DOC去除率在15%到40%之間。如果在穩態條件下獲得的去除效率符合治療目標，則可以顯著提高活性炭的使用壽命。
天然存在的包含表面水DOC的化合物已知是消毒(氯化)副產物(DBP)如三鹵甲烷(THM)和鹵代乙酸(HAAs)的前體。THM和HAAs是D-DBP規則下的主要化合物。這些DBP前體的去除與去除DOC相關。然而，對于總有機鹵素(TOX)，THM和HAA的前體而言，對DOC的去除效率更高，顯示出對這些氯反應性化合物的生物處理的選擇性。在穩態條件下，THM和HAA前體的去除效率據報道為20%至70%。在工藝的初始階段(階段A)，去除效率要大得多，其中通過物理吸附除去75%到90%的前體。
顆粒活性炭過濾器內的生物氧化還可以有效去除無機物如氨。氨是一種促進生物生長并與氯反應的有毒化學物質。DOC和氨的組合去除導致成品水的氯需求顯著降低。減少氯需求降低了DBP的量并提高了水的美學質量。
預臭氧化為水處理過程提供了許多益處(例如，不形成THM或HAAs的優異消毒，微絮凝，除色，除鐵，除錳，減少味道和氣味，增強的生物活性等)。然而，臭氧化副產物通常易于生物降解，并且可能導致分配系統中的生物增長。在BAC過濾器中去除這些可生物降解的化合物導致生物再生長的控制和殘留氯的穩定性增加。在穩態條件下，可吸收有機碳(AOC)和生物降解有機碳(BDOC)的去除效率已經報道在50%到100%之間。此外，該過程可以導致完全消除健康問題的臭氧化副產品，并可能針對未來的規定。這些包括一些短鏈醛。
生物活性顆粒活性炭也可以有效消除合成有機化學物質，如苯，甲苯，以及像莠去津這樣的農藥，這些都有健康問題。該方法還可以降低味道和氣味化合物如短鏈醛(水果)，胺和脂族醛(魚腥味)和酚類和氯化酚(防腐/藥用)的濃度。
最后，生物活性炭可以通過消除否則將競爭吸附位點的物質來增強顆粒活性炭對非生物或非生物降解性化合物的吸附能力。這有時被稱為生物再生效應。
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