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广泛应用于在城市污水处理、饮用水及工业废水处理。
⑴城市污水处理
废水中的一些有机物是难于为微生物或一般氧化法所氧化分解的，如酚、苯、石油及其产品、杀虫剂、洗涤剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成有机物，经生化处理后很难达到对排放要求较高的水体中排放的标准，也严重影响废水的回用，因此需要深度处理。
由于活性炭对有机物的吸附能力大，在废水深度处理中得到广泛的应用，具有以下优点：
①处理程度高，城市污水用活性炭进行深度处理后，BOD可降低99%，TOC可降到1～3mg/L。
②应用范围广，对废水中绝大多数有机物都有效，包括微生物难于降解的有机物。
③适应性强，对水量及有机物负荷的变动有较强的适应性能，可得到稳定的处理效果。
④粒状炭可进行再生重复使用，被吸附的有机物在再生过程中被烧掉，不产生污泥。
⑤可回收有用物质，例如用活性炭处理含酚废水，用碱再生吸附饱和的活性炭，可以回收酚钠盐。
⑥设备紧凑、管理方便。
⑵饮用水深度处理中的应用
活性炭吸附是建立在常规给水处理基础上，一般设置在砂过滤之后，也可与砂滤料组成双层滤料过滤或以活性炭过滤代替砂过滤。在利用活性炭吸附进行饮用水深度处理的过程中，发现在活性炭滤料上生长有大量的微生物，使出水水质提高且再生延长，于是发展了一种经济有效的去除水中的微污染物质的生物活性炭工艺，流程为原水―(加入混凝剂)―澄清―过滤(加入臭氧)再利用活性炭吸附，最后是出水。
⑶工业废水处理中的应用
很多工业废水很难或不能采用生化处理，采用其他方法时，有的不能达到排放标准，或运行费用较高，或操作较麻烦等，例如有毒的有机化合物和某些金属及其化合物等。工程实践表明，活性炭对这些物质有很强的吸附能力。例如：
某染料厂排放废水量为320m3/d，主要污染物二硝基氯苯为1000～1200mg/L，酸(以硫酸计)0.5%，工艺流程为：先进入调节池(50～60摄氏度)，冷却沉降后进入废水池(30～40摄氏度)，再用固定床式吸附塔进行吸附，经石灰石膨胀中和滤池后排放，其中冷却沉降的结晶二硝基氯苯可以回收。吸附塔的工艺参数：滤速14～15m/h;接触时间0.25h，采用二塔串联，一塔备用，塔径900mm，塔高5m，每塔装活性炭2.0m3，重1.09t，装炭高度3.2m，经处理后，吸附塔进水二硝基氯苯为700mg/L，出水为5mg/L，PH值大于6，达到排放标准。
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