一、生物活性炭的定義與特性
生物活性炭（簡稱BAC）是指在活性炭的孔內使微生物繁殖，使這些微生物產生活性的水質凈化法（生物活性炭法）中所用的炭材料，是一種新型的水凈化用炭材料。
活性炭是一種多孔性物質，其中由微孔（孔徑小于2mm）構成的內表面積約占總面積的95％以上，過度孔和大孔僅5％左右。根據活性炭的形狀和制作方法不同，可以對活性炭進行分類，一般包括粉末活性炭、顆?；钚蕴?、破碎狀活性炭等類別?；钚蕴康幕瘜W性質穩定，能耐酸、堿，耐高溫高壓，因此適應性很廣?；钚蕴课郊夹g是飲用水深度處理中成熟有效的技術之一，它對水中多種污染物有很好的去除效果?；钚蕴课绞峭晟瞥Ｒ幪幚砉に囈匀コ杏袡C污染物成熟有效的方法之一，可以除去水中的臭味、色度、微量有機污染物（如烷烴類、多環芳烴類等）、重金屬、合成洗滌劑、放射性物質等多種污染物，并對水中COD、TOC和Ames致突變性都有不同程度的降低。在20世紀六十年代末至七十年代末，發達開展了利用活性炭吸附去除水中微量有機物的研究工作，對飲用水進行了深度處理。
隨著生物活性炭應用狀況的不同，微生物的種類、濃度及個數，活性炭的種類、形狀以及裝置的形狀等也不一樣。在高度凈水處理的場合，一方面，由于要處理的物質在水中的濃度非常低，而且，微生物還往往難以分解這些物質，因此，除去這樣的物質就需要活性炭的吸附作用，而微生物具有讓活性炭的處理效果持續進行下去的機能。另一方面，在處理有機物濃度高的廢水的場合，結果就變成主要依靠微生物分解除去，而活性炭吸附僅僅起到輔助作用。
生物活性炭的機能就是隨著其應用場合的不同而有相當大的差異，但共同點在于在利用活性炭吸附的同時，還積極地利用微生物的分解機能，可以認為這就是生物活性炭的特征。
目前對生物活性炭的去除機理沒有統一公認的解釋，國內外學者有兩種機理來解釋BAC的生物降解。其中之一是：由于活性炭和水中的有機物濃度梯度，生物活性炭的生物降解作用使得活性炭再生。該理論認為由活性炭釋放到水中的有機物由于生物降解作用是逐級減少的，使得水中有機物的濃度較低。因此，吸附的有機物由于濃度梯度而得以再生。與以往有關協同作用解釋觀點不同的是，他們任務影響生物吸附的因素是活性炭生物再生的強度，并且在整個生物吸附過程中微孔一直被吸附基質所占用，沒有發生生物再生，只有過度孔能夠通過微生物再生。
生物活性炭作為深度處理工藝的一種有效形式對去除水中天然有機物有著重要的作用。生物活性炭的形成，活性炭上微生物能夠生長繁殖，其重要原因有以下幾點：
1、飲用水中的微生物屬于貧營養微生物，對水中的微量有機污染物在生存環境上能夠適應；
2、活性炭作為微生物的載體，能夠吸附富集有機物，為微生物的生長儲存了營養，并且活性炭能夠防止有毒、有害物質對微生物的沖擊，防止水流變化的沖擊；
3、臭氧化將難降解有機物氧化分解為易降解有機物，有利于微生物利用，而且對水體富氧，使水體為好氧環境
這幾種作用是微生物在活性炭表面生長繁殖，進而形成生物活性炭。
活性炭吸附技術在實際應用中，依靠吸附法去除有機物的使用壽命只有3-6個月，并且再生困難，生物活性炭是以活性炭為載體，用生長在炭表面的微生物，在水處理中同時發揮活性炭的物理吸附和微生物的生物降解作用，因此既能有效去除水中微量有機污染物，又能延長活性炭的使用壽命。依靠活性炭自然形成的生物活性炭，其生物較為復雜，生物降解的速率不高，通過人工強化技術如投加高活性微生物，采用人工固定化技術形成的生物活性炭，則具有高效、長效、運行穩定和出水無病原微生物等優點，因此以人工固定化技術為代表的活性炭生物強化工藝也越來越收到人們的重視。
二、生物活性炭的制備
人工形成的生物活性炭的微生物，是采用新型生物菌種篩選和馴化技術，使得生物菌種針對水中微量有機物具有高效降解性，同時也保證了生物菌種的生物安全性；對生物菌種采用人工固定化方法，限度地提高了活性炭上固定生物菌種的數量，增加了生物菌種與活性炭結合的緊密程度，保證微生物菌種的高活性，使得生物活性炭能夠快速有效地降解水中微量的水中有機污染物。
固定化生物活性炭是以活性炭為載體，人為采用吸附載體法將工程菌吸附在活性炭表面形成生物膜，通過工程菌的生物降解作用和活性炭纖維的物理吸附作用對污染物進行去除，而工程菌是經過針對性篩選、馴化得到的活性極高的微生物。
三、生物活性炭的應用
從生物活性炭技術發現至今，BAC已在許多成功地應用于污染水源凈化、工業廢水處理和污水的深度凈化等。生物活性炭技術的應用研究有以下幾個方面。
1、飲用水處理
生物活性炭目前在日本、西歐等的水廠有著較為廣泛的應用，其中有代表性的應用實例有：法國魯昂市夏佩爾水廠，該水廠是世界上運行久的生物活性炭處理廠，是BAC工藝有代表性的生產應用，其處理流程為：源水→預臭氧化→砂濾→粒狀生物炭濾池→二次臭氧化→后氯化出水。該廠處理量為5萬立方米/天，采用生物活性炭主要是去除氨及合成有機物。進水COD為0.15mg/L，去除率為20％左右。運轉到26個月時出水水質仍然很好，活性炭不必再生。
2、污水處理
生物活性炭對水中有機物有較好的吸附性能，可以促進有機物在炭表面集中，減緩高沖擊負荷的壓力，提高微生物的降解速率，有效地去除有機污染物?；钚蕴繉θ芙庋醯奈?，可保持微生物的活性，促進微生物對有機物的降解，提高活性炭的吸附容量，大大延長活性炭的使用周期，起到活性炭的生物再生作用。
生物活性炭法處理有機廢水時，不僅運行穩定、除去率高，同時可去除活性炭和微生物單獨作用時不能去除的污染物。目前，生物活性炭技術已經在飲用水、工業燃料廢水、生活污水的處理中得到了廣泛的應用研究。
生物活性炭處理苯酚廢水時，可借助于活性炭的吸附和微生物的降解作用。研究表明，活性炭吸附與生物相結合能有效地去除廢水中的苯酚，利用微生物的生物降解可以很好地解決活性炭的再生問題。
3、臭氧-生物活性炭工藝
目前，臭氧-生物活性炭工藝在水的深度處理上應用較為廣泛，國內外對03-BAC技術也開展了大量的研究工作。在微污染源水處理中，生物活性炭對去除原水中有機物和部分消毒副產物。給水處理中常采用臭氧預氧化，發揮臭氧的強氧化能力，提高有機物的可生化性。臭氧分解后產生的氧保持濾柱內有好的好氧條件，好氧微生物在活性炭表面繁殖生長，對吸附的有機物生物降解，于萬波等人采用人工配水方式，通過中試研究03-BAC工藝對有機微污染原水深度凈化處理的效果，結果表面，選擇適應投加臭氧環境的優勢菌種，人工固定化形成生物活性炭，可以在水溫較低時，較短時間內達到生物活性炭的穩定性期
