活性炭-活性汙泥工藝（Powdered activated carbon technology），簡稱PACT工藝，最早由杜邦公司開發。
該工藝透過將粉末活性炭（下文簡稱PAC）加入活性汙泥反應器中，
利用活性炭的吸附特性和微生物的降解能力去除難生物降解的化合物，並可以達到深度處理的效果。
粉末活性炭作為載體附著生物膜，
可以維持較高的汙泥濃度，使系統耐衝擊負荷能力大大提高。
01
PACT工藝流程及作用機理
從流程圖可以看出，該工藝實質上是活性汙泥形式的活性炭吸附生物氧化法。
將活性炭吸附與生化作用兩者的優點相結合，
既解決了單獨用活性炭價格昂貴的成本問題，也打破了單獨用生物法只適用於去除有機汙染物的侷限性。
如下圖所示，粉末活性炭PAC可以連續或間歇地按比例加入曝氣池，也可以與初沉池出水混合後再一同進入生化處理系統。
PACT工藝流程
自PACT工藝誕生以來，
關於其作用機理的討論就持續不斷，主要有2種代表性的理論：
1、吸附-降解-生物再生-再吸附，PAC和微生物協同作用去除有機物
活性炭提供的巨大表面積可以吸附水中的有機物和氧氣，微生物附著在PAC表面，
分泌的胞外酶以及部分酶的活性中心可以進入活性炭微孔中，將吸附的難降解有機物分解成小分子，使吸附位點再生，PAC恢復吸附功能。
而分解之後的小分子有機物可以為微生物提供營養和能量，提高了微生物的活性，從而更有利於有機物的去除。
值得一提的是，即使酶分子無法進入微孔，但當大、中孔中的有機物被降解後，由於濃度差的存在，有機物從微孔擴散到大、中孔中，同樣可以被微生物降解。
2、微生物降解和活性炭吸附的簡單疊加
不言而喻，該理論與理論1明顯相反。因為經過若干次吸附迴圈之後，活性炭逐漸飽和，吸附能力降低，有機物的去除呈現下降趨勢，這表明PAC表面已飽和，並不存在生物再生現象。
PACT法優於單獨的活性汙泥法。
其實，不管是理論1還是理論2，無論是否存在PAC的生物再生，PACT法都要優於單獨的活性汙泥法：
微生物氧化依賴於有機物的濃度，吸附增大了固定在炭粒表面的有機物濃度，並使反應進行的比較徹底；
PAC和活性汙泥一起停留在曝氣池中，相當於汙泥齡的時間，難降解有機物有更多的機會被降解；
由於炭吸附難降解有機物的同時吸附了微生物，從而延長了生物與有機物的接觸時間而且 PAC對細胞外酶的吸附也有利於微生物對有機物的降解。
02
PACT工藝的應用及注意問題
PACT法一經產生就因其在經濟和處理效率方面的優勢，廣泛地應用於工業廢水的處理中，如煉油、石油化工、印染廢水、焦化廢水、有機化工廢水的處理。
不僅如此，
PACT
法用於城市汙水處理可明顯改善硝化效果，
要優於活性汙泥法
，
可以
提高系統總的去除效率, 大大改善出水水質。
1、PACT工藝在工業廢水上的應用
我國主要將PACT工藝應用於實際的工業廢水處理上。
比如利用PACT工藝處理經過預處理的PAM生產廢水，可以提高氧的利用效率，改善汙泥的沉降效能，對有機物的去除效果在80%以上；
某化工園區採用PAC強化活性汙泥的方法處理“三高”難降解的綜合化工廢水，對COD的去除效果提高了近一倍，色度去除率達到60-70%；
採用A2/O（PACT）工藝處理水解酸化後的印染廢水，可有效提升了系統的冬季執行效果，對苯環類、稠環類、雜環類等特徵有機汙染物的處理效果的強化，對大分子物質的去除有較為明顯的促進效果；
再比如，國內某製藥公司利用PACT工藝處理含有苯並噻唑的製藥廢水，與未投加活性炭的活性汙泥法相比，PACT工藝對TOC和COD的去除率分別由54。8%和45。6%提高到86。13%和76。34%。提高了系統對於衝擊負荷的耐受能力，並對系統中的苯並噻唑降解菌有篩選作用。
2、應用PACT工藝應注意的問題：
（1）
選擇汙泥處置裝置材料時要加以考慮。
PACT將粉末活性炭投加於活性汙泥曝氣池，其排出的剩餘汙泥為PAC—生物汙泥，具有磨損性，對泵體、池體、二沉池刮泥機械以及汙泥處置裝置都有較高的耐磨要求。
（2） 由於該工藝產生的汙泥密度較高，所以二沉池刮泥機械以及汙泥處置裝置設計時要
採用較高的扭力矩極限值。
（3） 當投炭量較大時，出水中含有較高的PAC顆粒，為改善這種情況，
建議最好採用SBR系統或者加一個三級濾池
，也可以用一個膜分離單元代替二沉池。
（4） PACT系統中PAC的吸附容量與透過間歇等溫吸附試驗所預測的數值有所不同，應
進行連續流處理試驗獲得相關資料
用於設計。
（5） 因為PAC的吸附能力很強，如直接暴露於空氣中則極易吸附周圍環境中的物質，使吸附位被佔PAC失效，所以在生產或試驗中一定
要注意密閉儲存
。
03
PACT工藝的優點及缺點
1、提高系統對總氮的去除效果
在水處理過程中，硝化細菌和亞硝化細菌可以將水中的氨氮氧化為硝態氮，再在反硝化細菌的作用下，利用碳源提供的能量，將硝態氮轉化為氮氣，從而實現汙水中氮的脫除。
活性炭透過
吸附水中對硝化細菌和反硝化細菌的抑制物質，
使得微生物的活性增強，汙泥濃度提高，進而提高總氮的去除效果。
2、改善汙泥沉降效能和脫水效能，提高汙泥濃度
活性炭投加到汙泥系統中，作為微生物的載體，有利於絮凝體的形成和微生物的繁殖。活性炭的吸附作用，可
使得絮凝體與有機物結合的更加緊密，汙泥的密度增加
，沉降效能和脫水效能變好。
3、提高難生物降解的有機化合物的去除率
在活性汙泥法中，汙染物與微生物的接觸時間就是水力停留時間，之後汙染物便被排出系統。
而在PACT工藝中，
被活性炭吸附的有機物能夠隨著汙泥不斷在生物池和沉澱池中迴圈
，這些有機物與微生物的接觸時間與汙泥齡相當，使一些接觸較長時間才能被生物降解的難降解有機物得到去除。
4、改善衝擊載荷下的工藝穩定性
活性炭對某種物質的吸附能力與該物質在水中的濃度密切相關。
當汙染物濃度高時，活性炭增加對汙染物的吸附量，降低水中的汙染物濃度；當汙染物濃度低時，活性炭將吸附的汙染物透過解吸作用釋放到廢水中，提高水中的汙染物濃度。
因此，活性炭在系統中可以
起到調節汙染物濃度的作用，增強了系統的穩定性。特別是對於一些不耐衝擊負荷的微生物能起到很好的保護作用
。由於抗衝擊負荷能力的增強，對於汙泥生物相的馴化也起到了有利的作用。
5、改善色度的去除，消除發臭、發泡現象
煤化工廢水中的色度、臭味、泡沫等現象是由於氮雜環、酚類化合物、苯系物等有機物被氧化引起的。活性炭可以
選擇性的吸附這些有機物
，因此可以改善色度的去除，消除發臭、發泡現象。
當然，PACT工藝也存在一些客觀上的缺點，比如
吸附飽和的活性炭與汙泥一同排往汙泥處理設施，會增加汙泥的處理負荷；同時，活性炭隨汙泥排放，也會造成資源的浪費。
值得一提的是，現階段活性炭的再生技術可以將剩餘汙泥中的活性炭進行再生，使活性炭恢復吸附能力。
與PACT工藝聯用，可以實現汙泥的資源化，具有很大的發展前景。
