摘要：目前，煤質(zhì)活性炭已經(jīng)發(fā)展成為活性炭的主要品種，在國(guó)內(nèi)環(huán)保壓力下，活性炭在水凈化領(lǐng)域與煙氣尾氣處理方面，其使用量與日俱增，本文簡(jiǎn)要論述了煤質(zhì)活性炭在水處理及煙氣凈化方面的應(yīng)用和發(fā)展。

0 引言

煤質(zhì)活性炭的應(yīng)用廣泛，有原料供應(yīng)穩(wěn)定，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，目前煤質(zhì)活性炭已經(jīng)作為活性炭的主要品種，主要應(yīng)用方向?yàn)樗�處理及煙氣處理上，煤質(zhì)活性炭在水處理方面近幾年表現(xiàn)為：煤質(zhì)壓塊破碎顆粒活性炭的產(chǎn)量逐漸增加。在煙氣處理方面：脫硫脫銷活性炭作為一個(gè)新貴，用量急劇擴(kuò)大。

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保越來越嚴(yán)格的要求，活性炭在水處理、大氣防護(hù)的需求方面越來越重要，其需求量也在與日俱增。

1 煤質(zhì)活性炭在水處理方面的應(yīng)用

以碳元素為基礎(chǔ)的煤質(zhì)活性炭，是一種多孔性吸附材料，優(yōu)點(diǎn)在于：發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積和強(qiáng)的吸附能力。在提高凈水效果和改善水質(zhì)的各種飲用水深度處理技術(shù)中，成為彌補(bǔ)常規(guī)凈水工藝存在的問題和有效去除水中微量有機(jī)物微生物成熟的方法之一。

我國(guó)活性炭用量近年來逐年遞增，而煤質(zhì)活性炭在水處理及煙氣處理的作用愈發(fā)突出。2018年煤質(zhì)活性炭的用量劇增，煤質(zhì)活性炭的水處理用量在2018年占到活性炭總用量的50%左右。

水處理方面，顆粒活性炭與粉狀活性炭的用量很大。國(guó)外較早使用粉狀活性炭去除水中臭味，在自來水廠使用顆粒活性炭作為深度濾池。

目前，國(guó)外使用煤基活性炭對(duì)飲用水進(jìn)行凈化的水廠多達(dá)幾千家。如美國(guó)的丘吉威林水廠、薩默賽物水廠、加利福尼亞水廠和新英格蘭曼徹斯特市水廠等在飲用水處理工藝中加入顆粒活性炭，用于吸附水中的微量有機(jī)微生物和消除水中的臭和味。日本的渡利水廠和柏井凈水廠利用活性炭吸附池除味及有機(jī)物。還有法國(guó)的巴黎阿那納水廠和梅利水廠利用顆粒活性炭吸附自來水中的氯和有機(jī)物。

在水處理方面，使用活性炭已經(jīng)被廣泛推廣，我國(guó)活性炭污水處理工藝不斷進(jìn)步，市政污水處理方面已有很多水廠成功使用煤制活性炭作為濾料進(jìn)行深度處理，如固安污水處理廠、伊春水處理廠、石家莊供水公司等等。作為我國(guó)使用活性炭水廠的代表，于1985年運(yùn)行的北京田村山水廠，采用顆粒活性炭濾池，經(jīng)過常規(guī)處理后的原水，再通過臭氧活性炭濾池工藝進(jìn)行深度凈化，當(dāng)年使用的活性炭為1.5mm的煤制柱狀活性炭，以活性炭濾池作為吸附床的方法使用效果明顯。事實(shí)證明，煤制活性炭在深度水處理中能解決掉大量水溶有機(jī)污染物、氨氮及臭味。相對(duì)于普通混凝、澄清及過濾工藝有明顯效果。

近幾年，國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提高，水廠新建項(xiàng)目逐漸增多，新建或者技術(shù)改造的多數(shù)市政供水廠，由于水質(zhì)要求高，水處理工藝采用O₃-BAC工藝，導(dǎo)致活性炭需求量較大。例如：日處理水量為10萬m³的水廠，工藝改進(jìn)后需要增設(shè)O₃-BAC工藝濾池，濾池內(nèi)顆粒活性炭的初裝量至少需要400m³。作為裝填濾料常用的的顆粒活性炭，經(jīng)過國(guó)內(nèi)活性炭生產(chǎn)與使用廠家長(zhǎng)期驗(yàn)證，證明使用8~30目（0.6~2.3mm）或12~40目（0.42~1.4mm）顆粒活性炭（GAC）或1.5 mm的柱狀活性炭（CAC）效果較佳，活性炭技術(shù)指標(biāo)為：新國(guó)標(biāo)碘值≥950 mg/g，漂浮≤1%，亞甲藍(lán)值≥180mg/g，灰分≤12%。

在山西地區(qū)，前幾年用于水處理需求量較大為原煤破碎活性炭和煤質(zhì)壓塊破碎活性炭，但近年來由于原料短缺、技術(shù)指標(biāo)要求嚴(yán)格，原煤破碎活性炭在灰分及漂浮指標(biāo)上完全不符合大型水廠招標(biāo)技術(shù)要求，而符合上述技術(shù)指標(biāo)的活性炭為壓塊破碎顆粒活性炭。現(xiàn)在，多數(shù)水廠采用活性炭為壓塊破碎顆粒活性炭，在水處理方面壓塊破碎顆粒活性炭有其自身的優(yōu)點(diǎn)。

相比于寧夏柱狀活性炭，壓塊顆粒活性炭的產(chǎn)品優(yōu)越性明顯，它的生產(chǎn)原料為煤粉，生產(chǎn)中是通過一定比例的煤粉壓制而成，不添加污染性大的化工產(chǎn)品，如焦油等對(duì)身體有害的介質(zhì)。再考慮到其生產(chǎn)原料普遍、存量大，其生產(chǎn)成本相對(duì)較低，客戶需求大、后續(xù)加工方便等優(yōu)勢(shì)。再加上實(shí)際應(yīng)用中它的漂浮率低于原煤破碎活性炭，所以近幾年我國(guó)用于水處理領(lǐng)域主要的活性炭為煤質(zhì)壓塊破碎活性炭。

使用效果表明，壓塊破碎顆粒活性炭在水體中與生物的協(xié)同凈化效果更優(yōu)異，它的表面更為粗糙，微生物更易于附著、生長(zhǎng)。所以比寧夏柱狀活性炭更適合作為深度水凈化的反應(yīng)床，凈水效果上面占優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，使用合適比例煤粉生產(chǎn)的活性炭，在孔徑分布、孔容積的調(diào)節(jié)能力更優(yōu)于柱狀活性炭，使得在水處理中微生物更容易掛床。

2 煤質(zhì)活性炭在煙氣處理方面的應(yīng)用

煤質(zhì)活性炭使用在煙氣處理，主要應(yīng)用于燃煤電廠、鋼鐵燒結(jié)機(jī)、玻璃熔煉等行業(yè)，主要任務(wù)是脫除煙氣尾氣中的SO₂和氮氧化物。此種活性炭又被稱為脫硫脫硝活性炭或者大顆粒活性焦。

柱狀脫硫脫硝活性炭是具有高強(qiáng)度，高燃點(diǎn)、透氣性好、高吸附性能的新型活性炭，并可多次循環(huán)使用。專門用于燃煤鍋爐、煉鋼廠、火力發(fā)電廠等大型企業(yè)的燃煤尾氣脫硫脫硝處理，不僅脫硫、脫硝效率高，而且可以部分脫除有機(jī)污染物、重金屬和粉塵。脫硫脫硝活性炭脫硫過程沒有水污染，不產(chǎn)生其他固體廢物，脫除的SO₂氣體可加工成多種產(chǎn)品，添補(bǔ)了國(guó)內(nèi)需求空白。在鋼鐵等重工業(yè)企業(yè)燒結(jié)機(jī)尾氣處理多采用脫硫脫銷活性炭煙氣凈化裝置，此品種活性炭有較高的機(jī)械強(qiáng)度及磨損強(qiáng)度，活性炭外觀常用9mm直徑的柱狀活性炭。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)分布在山西大同、內(nèi)蒙、及寧夏銀川周邊地區(qū)。產(chǎn)量大的國(guó)有企業(yè)有大同煤業(yè)金鼎活性炭有限公司，此品種設(shè)計(jì)產(chǎn)能為4萬t/a。

脫硫脫銷活性炭的使用可以處理掉煙氣中多種污染物，并且脫硫脫硝活性炭處理尾氣過程中耗水少，副產(chǎn)物有硫酸產(chǎn)品，處理后煙氣排放低于目前國(guó)內(nèi)排放標(biāo)準(zhǔn)，并且活性炭聯(lián)合脫硫脫硝工藝深度處理工業(yè)尾氣，對(duì)于二嗯英、氯化物等多種污染物的去除效果明顯，在鋼鐵行業(yè)中無需對(duì)煙氣再加熱，可直接經(jīng)過脫硫脫硝活性炭料層進(jìn)行脫硫脫硝。故此品種炭被廣泛認(rèn)可。

目前國(guó)內(nèi)脫硫脫硝活性炭使用量較大的行業(yè)為鋼鐵企業(yè)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年全國(guó)的脫硫脫硝活性炭產(chǎn)量為17萬噸左右，需求量保守估計(jì)20多萬噸，所以在2018年此品種活性炭一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。

以下為筆者于太原鋼鐵集團(tuán)煉鐵廠第三燒結(jié)爐采取數(shù)據(jù)，三燒活性炭使用大同煤業(yè)金鼎活性炭有限公司生產(chǎn)的脫硫脫硝活性炭，處理后的尾氣排放數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1

這兩年由于環(huán)保要求，鋼鐵企業(yè)尾氣處理基本都要求上馬脫硫脫硝活性炭尾氣處理設(shè)備。2018年設(shè)備的更新?lián)Q代，直接導(dǎo)致今年的脫硫脫硝活性炭市場(chǎng)處于井噴狀態(tài)，環(huán)保要求的提高，脫硝效率的進(jìn)一步降低要求增加設(shè)備量，這樣脫硫脫硝活性炭的需求還會(huì)進(jìn)一步刺激增加。此行情預(yù)計(jì)到19年年中供求關(guān)系緩和。

3 結(jié)語

環(huán)境保護(hù)壓力下，我國(guó)活性炭產(chǎn)業(yè)開始進(jìn)入快速發(fā)展階段，用戶的增多，以及行業(yè)內(nèi)部的競(jìng)爭(zhēng)，有益于活性炭產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展。在以后的發(fā)展中會(huì)緩慢縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家的行業(yè)差距，在產(chǎn)品種類及質(zhì)量上，我們要立足未來，做好做優(yōu)，增強(qiáng)中國(guó)活性炭產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。