摘要：本文详细地介绍了国外活性炭水处理技术的应用与发展情况。通过活性炭在饮用水和工业有机废水方面的具体应用实例，说明近年来国外活性炭水处理技术发展很快，活性炭在环保中的应用越来越广。在水处理中，各国已将活性炭和其它方法结合使用，使活性炭有了更为重要的应用价值和使用范围。
1、污染水源的净化
据报道，世界给水水源污染物中有机物达到两千多种，其中饮用水内有机物超过700种。由于活性炭对水中微量有机物具有良好的吸附特性，是饮用水深度净化的重要手段。
美国新泽西州的罗卡威城，1979~1980年间，发现给水水源由于醚类等挥发性有机碳化合物的污染，水中的三氯乙烯、二异丙醚及甲基叔丁醚的浓度超过州级标准。用粒状活性炭虽可有效地去除水中的味和臭，但其使用寿命较短。1982年该城在中间试验的基础上采用曝气和粒状活性炭相结合的流程，有效地去除了地下水中的有机化合物。
1983年美国丹佛市拨款290万英元，进行污水变为饮水的试验。试验规仪是一座日处理3785吨/天的污水处理厂，为到2000年建成一座378500吨/天的污水回用厂铺平道路。该工程由除磷、除悬浮物，除氮、去除可溶性有机物、去除可溶性固体及消毒等工序组成。二级处理出水用石灰处理，再用液体CO2使pH值很高的水再碳酸化，通过双层加压滤池进一步去除悬浮物，再用沸石除氮，出水经二级活性炭吸附，中间有臭氧消毒，90%的一级活性炭出水作为厂内工艺用水，其余10%进行深度处理，其流程为反渗透-汽提-二氧化氯消毒。该试验装置1983年完工，接着将运转5年。如果试验成功，到2000年时，丹佛市将有15%的水来源于污水处理水。
《给水工程和管理》（Water Engng.and Management）介绍了一种粉末活性炭工艺和活性污泥法相结合的处理系统。这种系统能有效地去除BOD、SS、氨、颜色及其它污染物；有利于消毒、固休沉淀和浓缩、氧传递等。该方法在费用上很经济，并可获得高质量的出水。
日本使用武田药品工业公司已正式生产的一种净水用特殊活性炭净水。该活性炭的粒径为0.1毫米。用侵渍的方法使活性炭中充满特殊的液状合成抗菌剂。干燥后，抗菌剂牢牢地固定在活性炭微孔中，使其具有特殊的物理性质。用它来处理自来水，净化后的水在容器内过夜，不会有杂菌繁殖现象发生，一般用于家庭净水器。
法国在饮用水处理过程中一般采用颗粒活性炭。在除味、除臭时，如将砂滤作为第一阶段放在活性炭前作为预处理效果好，寿命可在三年以上。去除所有有机物时，将砂滤作为第二阶段或与曝气并用的生物炭法组合作为第一阶段，其效果能提高20~40%，连续运转数周到数月。在选择活性炭时，不仅婴注意比表面积，还要注意极性、表面pH对吸附性的影响。
由于活性炭深度净化法能有效地改善水质、制水成本比传统的混凝-砂滤-消毒的净化工艺增加不多，因此国外在新建地面水给水厂时，大都采用这种工艺。
2、有机工业废水处理
活性炭对废水中的COD、BOD等有机物有突出的去除能力，对一些难以被生物降解的有机物更有独特的去除效果。
⑴制革废水处理
美国处理制革废水（特别含有溶解蛋白质，有机杂质的分离浸渍液）时，在操作的第一阶段，活性炭对氯化物的吸附速度很快，一定时间后，吸附速度下降。在直径为7.5厘米，长0.5米的炭柱中，废水流速为0.5~0.6升/小时，活性炭装入量为1.1公斤。废水经过该装置处理后，BOD去除率为98%，水澄清度为96%,，氮去除率为82.5%。活性炭在30~50磅压力下，用水蒸气处理8小时即可再生。该再生炭的去污率比原炭更高。
⑵染料化工废水处理
近年来，日本对稻草或锯屑活性炭处理染料废水进行了研究。以稻草为原料，在650℃活化的活性炭吸附效果高于其它原料的活性炭。经处理后，废水污染指数下降率，CODcr为54~73%、BOD为80~94%和吸收系数为83~89%。所以从吸附量和吸附速度来看，稻草活性炭是实用的。
联邦德国Bayer、Degussa 、Lurgi 三个公司协作用活性炭进行染料废水的脱色研究。使用7个内径为3厘米、高70厘米的玻璃吸附柱，对10种染料废水的处理效率以及活性炭寿命进行了测定。处理规模30米3/小时的废水处理费用为2.5马克/米3，即可得到可再利用的水。目前联邦德国大多数工厂的处理水费已达到这个标准。
欧美国家采用在生物曝气池中投加粉末活性炭的方法来处理染料废水。
⑶焦化废水处理
联邦德国Bergbao-Forschung公司受联邦德国研究技术部的援助，开展了废水处理的吸附装置的研究，介绍了搅拌槽型、固定床型、流动床型的三种吸附装置，这些装置可以处理焦化废水。30米3/小时处理规模可采用流化床吸附塔和流化床再生炉。该法与萃取法相比，具有净化性能好，处理成本低等优点。
⑷其它有机废水的处理
国外采用活性炭对一些特殊有机废水的处理也有新的进展，如苏联用木材废料热加工制得的AY-1（二氧化碳活化）和AY~2（水蒸气活化）活性炭新品种处理含有难于氧化的有机物质废水。用这种活性炭生物净化磷钙石选矿厂排出的废水比用阴离子活性浮选剂的实际效果更好。
3.与其它水处理技术配合使用
近十几年来，在水处理技术发展过程中，各国都在探索将活性炭和其它方法结合使用，其处理效果较为理想，可改善出水水质，弥补活性炭由于再生频繁，致使废水处理成本较高的问题。
⑴粒状活性炭和曝气相结合的方法美国新泽西州的罗卡威城1982年采用曝气和粒状活性炭相结合的流程，有效地去除了地下水中的有机化合物。曝气处理装置采用曝气塔，直径3.0米，高10米，塔中充填比表面积较大的填料（体积0.02米3，表面积2.7米2），填料高度7.6米，处理量7500米3/天。原水由塔上方注入，塔下吹入空气，在塔内进行气、液接触，气、液比200:1，这样原水中的挥发性有机物散发到空气中而被除去。曝气后的出水流入塔下贮水池，待活性炭处理。噪气处理效果：二异丙醚去除率99%以上，甲基叔丁醚和三氯乙烯的去除率均为95%以上。粒状活性炭处理装置采用活性炭塔，直径3.0米，高2.0米。这二个系列并联操作，分别装填9.072公斤活性炭，处理量为5.260米3/天，流速15.1米/小时。未装曝气塔时，原水中三氯乙烯、二异丙醚及甲基叔丁醚的浓度分别为10微克/升、70微克/升及25~35微克/升，运转开始的头两个月，出水未检出有味，到第四个月时，出水有味，这时要更换活性炭。
1982年曝气与活性炭联用后，曝气装置减轻了活性炭的有机负荷，活性炭的用量便明显减少。
采用一般给水净化工艺的制水成本为0.27美元/3785升（即0.07美元1立方米水），增设曝气及活性炭深度处理装置后的制水成本为0.13美元/立方米水。装置基建费：曝气塔为375000美元，活性炭塔为200000美元。
⑵与生物处理法配合的新工艺
国外与生物处理法配合使用的活性炭工艺主要有三种类型：
①继一级及二级处理（生物处理）之后，由活性炭进行三级处理的方法；
②在用生物处理以外的方法进行某种前处理之后，由活性炭进行物理处理（IPC法）；
③在曝气槽中加入活性炭，由活性炭处理和生物处理配合使用的方法。
欧美国家较多采用在生物曝气池中投加粉末活性炭处理废水的方法。特别当废水中含有难以被生物降解的有机物时，在曝气池中投加粉末活性炭，可提高COD和BOD的去除率。处理印染废水的曝气池中投加粉末炭后，COD的去除率由55.8%提高到76.5%，BOD的去除率由78%提高到98.5%，并且氨氮与硝基氨也能被去除。
美国杜邦（Dupon）公司的PACT法是代替颗粒活性炭填充床处理法的有效方法，该法将粉状活性炭处理和生物处理结合起来使用。据杜邦公司的PACT法的开发负责人说,，使用该法和用顺粒活性炭处理法相比，运转费用和活性炭再生费用均明显下降。美国正在运转的或处于设计施工阶段的用活性炭进行公共机关废水三级处理设施及IPC处理设施共有19个。据估计，1983年公管的废水处理部门消费的活性炭为700万磅左右。
美国较大的活性炭废水处理设施是在美国Cyenamid公司和杜邦公司中。在Cyana-mid公司的处理设施中，三级处理废水时使用颗粒活性炭，每天的较大处理能力为2000万加仑废水。杜邦公司的PACT法每天能处理4000万吨加仑废水。1985年杜邦公司的废水处理设施还对其它企业排放出来的废液进行处理。
⑶与臭氧氧化法配合使用
臭氧氧化与活性炭吸附配合的生物活性炭法，不仅是饮用水净化的主要手段，也是有机工业废水深度处理的手段之一。日本利用臭氧-活性炭配合法处理含硫废水，氧化程度深，反应时间短，处理效率高，无二次污染，设备投资及操作费用较低；大板市用这种方法处理城市工业废水，脱臭率几乎达到100%。法国利用活性炭-臭氧法净化饮用水，使用活性炭的方法有两种：
(a)沉淀之前投加粉状活性炭。莫桑水厂投加量为8~10毫克/升水；柏菜水厂因水污染严重，投加量100毫克/升水。
(b)放在滤池后经臭氧氧化，用粒状活性炭除去水中奥味以及微量有机物，产生生物净化作用。美国利用臭氧化的粒状活性炭处理装置解决了用粒状炭处理废水存在的一些问题。
国外还有采用活性炭吸附-生物膜法处理印染废水，农药废水，焦化废水及城市污水等。
以上是近年来国外几个主要工业国家水处理技术的应用与发展情况。随着工业的发展，对环境保护的认识和需用量的增加，活性炭所起的作用也越来越大。在活性炭的各种用途中，用于控制污染，特别在水处理方面用量较大。据统计，1982年7~12月美国《化学文摘》活性炭水处理文摘占活性炭文摘总和的20%；其它液相脱色、制造工艺、炭表面改性、再生技术、气相吸附及吸附装置、吸附理论等占总和的80%。1984年6~7月有关活性炭文摘中水处理炭占22%。1985年7~12月活性炭文摘水处理炭占31%。由此可见，国外近年来对活性炭在水处理方面的应用研究相当活跃，应用量也逐年增加。同时，亦可看出，八十年代后期，活性炭的主要任务仍然将为环境保护服务。从本文所介绍的几个主要工业国家的活性炭水处理技术的应用情况中，说明在水处理中，各国已将活性炭和其它方法结合使用，使活性炭有了更为重要的应用价值和应用范围。可以断言，随着应用技术的发展，必将推动反应机理的探讨以及活性炭品种、工艺、设备、测试等各方面的发展。