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，在國內(nèi)環(huán)保壓力下，活性炭在水凈化領域與煙氣尾氣處理方面，其使用量與日俱增，本文簡要論述了煤質(zhì)活性炭在水處理及煙氣凈化方面的應用和發(fā)展。

0 引言

煤質(zhì)活性炭的應用廣泛，有原料供應穩(wěn)定，價格低廉等優(yōu)點，目前煤質(zhì)活性炭已經(jīng)作為活性炭的主要品種，主要應用方向為水處理及煙氣處理上，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新貴，用量急劇擴大。

隨著國家對環(huán)保越來越嚴格的要求，活性炭在水處理、大氣防護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用

以碳元素為基礎的煤質(zhì)活性炭，是一種多孔性吸附材料，優(yōu)點在于：發(fā)達的空隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積和強的吸附能力。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中，成為彌補常規(guī)凈水工藝存在的問題和有效去除水中微量有機物微生物成熟的方法之一。

我國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，國外使用煤基活性炭對飲用水進行凈化的水廠多達幾千家。如美國的丘吉威林水廠、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物。還有法國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物。

在水處理方面，使用活性炭已經(jīng)被廣泛推廣，我國活性炭污水處理工藝不斷進步，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。作為我國使用活性炭水廠的代表，于1985年運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行深度凈化，當年使用的活性炭為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。事實證明，煤制活性炭在深度水處理中能解決掉大量水溶有機污染物、氨氮及臭味。相對于普通混凝、澄清及過濾工藝有明顯效果。

近幾年，國家水質(zhì)標準提高，水廠新建項目逐漸增多，新建或者技術改造的多數(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，工藝改進后需要增設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)過國內(nèi)活性炭生產(chǎn)與使用廠家長期驗證，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，活性炭技術指標為：新國標碘值≥950 mg/g，漂浮≤1%，亞甲藍值≥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、技術指標要求嚴格，原煤破碎活性炭在灰分及漂浮指標上完全不符合大型水廠招標技術要求，而符合上述技術指標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。

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)成本相對較低，客戶需求大、后續(xù)加工方便等優(yōu)勢。再加上實際應用中它的漂浮率低于原煤破碎活性炭，所以近幾年我國用于水處理領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。所以比寧夏柱狀活性炭更適合作為深度水凈化的反應床，凈水效果上面占優(yōu)勢。同時，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用

煤質(zhì)活性炭使用在煙氣處理，主要應用于燃煤電廠、鋼鐵燒結(jié)機、玻璃熔煉等行業(yè)，主要任務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度，高燃點、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，添補了國內(nèi)需求空白。在鋼鐵等重工業(yè)企業(yè)燒結(jié)機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械強度及磨損強度，活性炭外觀常用9mm直徑的柱狀活性炭。目前國內(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)量大的國有企業(yè)有大同煤業(yè)金鼎活性炭有限公司，此品種設計產(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內(nèi)排放標準，并且活性炭聯(lián)合脫硫脫硝工藝深度處理工業(yè)尾氣，對于二嗯英、氯化物等多種污染物的去除效果明顯，在鋼鐵行業(yè)中無需對煙氣再加熱，可直接經(jīng)過脫硫脫硝活性炭料層進行脫硫脫硝。故此品種炭被廣泛認可。

目前國內(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，2018年全國的脫硫脫硝活性炭產(chǎn)量為17萬噸左右，需求量保守估計20多萬噸，所以在2018年此品種活性炭一直處于供不應求的狀態(tài)。

以下為筆者于太原鋼鐵集團煉鐵廠第三燒結(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備。2018年設備的更新?lián)Q代，直接導致今年的脫硫脫硝活性炭市場處于井噴狀態(tài)，環(huán)保要求的提高，脫硝效率的進一步降低要求增加設備量，這樣脫硫脫硝活性炭的需求還會進一步刺激增加。此行情預計到19年年中供求關系緩和。

3 結(jié)語

環(huán)境保護壓力下，我國活性炭產(chǎn)業(yè)開始進入快速發(fā)展階段，用戶的增多，以及行業(yè)內(nèi)部的競爭，有益于活性炭產(chǎn)業(yè)的長足發(fā)展。在以后的發(fā)展中會緩慢縮短與發(fā)達國家的行業(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)，增強中國活性炭產(chǎn)品在國際市場上的競爭力。