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一、什么是活性炭?
以煤、木材(木屑、竹屑、果壳)等为主要原材料,经炭化、活化制成的多孔性吸附剂。广泛应用于国防、化工、环保、医药、卫生、食品加工、轻工和水处理等工业和生活的各个方面。按材质,主要分为煤质、木质、合成材料等,按形状分为粉状、颗粒状、圆柱形、球形等,如活性炭纤维、活性炭纤维毯、活性炭布、蜂窝状活性炭、活性炭板等,具体图片示例如下。
破碎颗粒
活性炭
煤质/木质柱状
活性炭
煤质粉状
活性炭
椰壳活性炭
蜂窝状
活性炭
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二、活性炭怎么使用?
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活性炭怎么吸附
活性炭对于VOCs 的吸附是通过物理吸附和化学吸附共同作用的结果。影响活性炭吸附效果的主要因素,有活性炭自身性能,比表面积越大,孔隙率越大,吸附容量和吸附速率越大。除活性炭自身特性对吸附性能有影响外,外在因素主要为温度、湿度、气体流速。总体来说,温度越高,湿度越大,气体流速越快,吸附作用力越弱,吸附效果越差。
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活性炭吸附处理VOCs
生产过程中连续稳定产生的废气可以采用固定床或转轮吸附等吸附装置,非连续性产生或浓度不稳定的废气宜采用固定床吸附装置。原则上废气中有机物主要成分沸点≥100℃或废气中颗粒物、油滴、湿度较高的,不建议直接使用活性炭吸附工艺。不适用于处理含苯乙烯、丙烯酸酯、环己酮、低分子有机酸等易发生聚合、氧化等反应或含有难脱附物质的废气。
活性炭吸附技术主要适用于VOCs 产生量<500kg/年,排放速率<0.5kg/h 的VOCs 废气净化。用于VOCs治理的活性炭采用煤质活性炭或木质活性炭,活性炭的结构应为颗粒活性炭。
在当前技术经济条件下,优先采用蜂窝活性炭。企业可根据供应商提供的活性炭检验报告选择符合工业有机废气治理要求的活性炭。颗粒活性炭吸附。吸附单元吸附废气表观流速宜控制在0.2m/s-0.6m/s。吸附单元的压力损失宜<2500Pa。每台颗粒活性炭吸附箱体(罐体)气体流量范围宜选择500m³/h-20000m³/h。
颗粒活性炭宜选择柱状活性炭,直径≤5mm,碘值≥800mg/g,灰分<15%。活性炭填充量与每小时处理废气量体积之比宜不小于1:7000,每1 万Nm³/h 废气处理颗粒活性炭吸附截面积宜不小于4.6m2。活性炭层穿透厚度宜>400mm。
蜂窝状活性炭吸附。蜂窝活性炭层表观流速宜<1.2m/s。吸附装置设计的总压力损失宜<600Pa。采用一次性活性炭吸附工艺的,应选择碘值≥650 mg/g 的活性炭。蜂窝状活性炭的横向强度不应低于0.3MPa,纵向强度不应低于0.8MPa。蜂窝活性炭填充量与每小时处理废气量体积之比不小于1:5000,每1 万Nm³/h 废气处理蜂窝活性炭吸附截面积宜不小于2.3m²。活性炭层穿透厚度宜>500mm。
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活性炭怎么规范填充
活性炭吸附设备部件的结构设计合理,气体流通顺畅、无短路、无死角。活性炭吸附装置金属材质应进行防腐处理,连接处均应严密不漏气。活性炭吸附设备应设置装卸碳孔,内置均风装置。装填时应先筛去因搬运发生的碎粒与粉尘,而后层层平匀展开,不得从进料孔处直接倒入,免得使大小颗粒装填不均,最后形成气体偏流,影响使用成效。对某风速范围内活性炭最少装填量的具体要求可参照表1。
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活性炭使用存在的问题
(1)活性炭吸附设施设计不合理。
一是活性炭未按要求足量填充,与实际污染物处理需要不匹配;二是企业配备风机风量较大,炭箱横截面积较小,气体流速不符合设计规范要求,导致废气不能有效吸收处理;三是蜂窝活性炭装填方式错误,过滤棉(网)和活性炭安装位置颠倒,废气中的颗粒物未能得到预处理,影响活性炭吸附效果。
(2)活性炭更换周期太长。
活性炭更换周期由活性炭填充量、动态吸附量、风量、VOCs 削减浓度和设备运行时间决定。其中,活性炭填充量与更换周期成正比,风量、VOCs 进气浓度和设备运行时间与更换周期成反比,活性炭填充量越少,风量和VOCs 进气浓度越大,更换周期越短。大部分企业活性炭填充量较小而风量较大,根据公式测算,仅一个星期便需要更换,而绝大多数企业实际更换周期为3 个月及以上,导致多数时间内活性炭吸附设施形同虚设。
(3)活性炭使用存在以次充好。
企业购买使用低碘值劣质活性炭、活性炭棉和蜂窝炭充当活性炭使用、炭箱未规范填充、填充夹层过小。
(4)废弃活性炭未进行危废申报登记等。
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三、活性炭如何规范管理?
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活性炭的常规管理
(1)运输和装卸。
运输过程中,不得用铁钩拖拽活性炭,防止与硬质材料混合。不允许有强烈的振动、摩擦、踩踏和砸碎。严禁投掷。轻载轻卸,减少碳粒破碎,影响使用。
(2)储存。
应贮存在阴凉干燥处,防止内外包装袋开裂、受潮等空气中的物质影响使用效果。严禁与有毒有害气体或挥发性物质混合存放,远离污染源。
(3)严禁浸水。
活性炭属于多孔吸附性物质,在运输、储存和使用过程中绝对不能浸水,因为浸水后,水充满了活性炭的孔隙,减少了活性炭比表面积与气体的直接接触,严重影响使用效果。
(4)防止焦油物质。
在使用过程中,不允许焦油黏稠物质进入活性炭床层,以免堵塞活性炭孔隙或覆盖活性炭表面,使气体不能与活性炭表面接触而失去应用效果。比如气体中含有这类物质,气体进入活性炭床前应进行脱除(最好用除焦设备),以达到良好的应用效果。
(5)防火。
活性炭在储存、运输过程中,应防止与火源直接接触,防止火灾发生。活性炭再生时,应避开氧气,彻底再生。再生后,必须冷却到800℃以下用蒸汽。否则,温度高,活性炭遇氧会自燃。
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如何简单判断活性炭是否饱和
首先准备两个合适大小的容器,分别放入清水或者黄药,如果没有黄药,也可以使用甲基蓝,然后充分搅拌均匀,再将活性炭放入其中一份混合液体中,过半个小时左右,将放有活性炭的水和没有放活性炭的水进行对比,若有活性炭的水颜色变深,说明活性炭已经饱和,需要及时进行更换。
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活性炭更换周期
采用活性炭吸附技术的企业应在处理设备进气和出气管道上设置气体采样口,采样口的设置应符合《环境保护产品技术要求工业废气吸附净化装置》(HJT386-2007)的要求,便于日常监测活性炭吸附效率。当出口废气浓度>排放限值的70%时,应及时更换活性炭,并做好相应台账更换记录及危废入库记录。原则上活性炭更换周期一般不应超过累计运行500 小时或3 个月。
活性炭更换周期估算:
式中:
T---------更换周期,d;
G---------活性炭的量,kg;
C---------活性炭削减的VOCs 浓度,mg/m³;
Q---------风量,m³/h;
T1----------运行时间,h/d。
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活性炭的危废处置
(1)涉活性炭吸附排污单位的环境管理台账要求根据《排污许可管理条例》《关于印发<重点行业挥发性有机物综合治理方案>的通知》及《挥发性有机物治理实用手册》中的要求,排污单位应建立环境管理台账记录制度,对吸附剂种类及填装情况,一次性吸附剂更换时间和更换量,再生型吸附剂再生周期、更换情况,废吸附剂储存、处置情况,进行详细记录并妥善保存。环境管理台账记录保存期限不得少于5 年。
(2)涉活性炭吸附排污单位的执行报告填报要求排污单位在填报执行报告年报时,应在污染防治设施运行情况-污染治理设施正常运转信息模块,“废气污染治理设施正常运转情况表”涉及活性炭吸附处理设施的信息填报中,填报设施运行时间、运行费用、去除效率和废活性炭产生量等信息。
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四、活性炭设施运维要点?
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活性炭设施运行注意事项
企业应制定合理的过滤装置运行维护规程,定期更换过滤材料,保障活性炭在低颗粒物、低含水率条件下使用。企业购买活性炭时,应要求活性炭生产单位提供带有产品碘值、CTC。比表面积等性能参数的合格证明。
(1)活性炭吸附要求:
(2)活性炭治理设施应在生产设施启动前开机,在治理设施达到正常运行状态之前不得开启生产设施;治理设施在生产设施运营全过程(包括启动、停车、维护等)应保持正常运行,在生产设施停车后且将生产设施或自身存积的气态污染物全部进行净化处理后才可停机。
(3)风机设备在检查后开动时,必须注意风机各部位是否正常。只有在风机设备完全正常的情况下,活性炭设施方可运转。
(4)在正常的运转中,活性炭吸附成套装置各活动门必须紧扣,保持整个风道系统密闭。
(5)定期更换活性炭,饱和的活性炭吸附效率降低,应定期从抽屉中卸出,重新装上的活性炭。更换周期要根据实际情况确定。
(6)为确保人生安全,在活性炭吸附成套装置内作业时必须在停止时进行。
(7)在设备运转过程中,如发现不正常情况时应立即检查,若是小故障应及时查明原因并设法消除。
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活性炭设施维护保养
(1)定期检查活性炭设施状况,具体检查要点见表3。
(2)根据检查结果适时开展治理设施维护保养,维护保养工作不宜在运行期间,包括但不限于:及时更换饱和的活性炭,尽快修复密封点的泄漏以及损坏部件,按期更换润滑油及易耗件,定期清理设备和设施内的粘附物和存积物并对外表面进行养护。
(3)不能用水冲刷设施内部。
(4)做好活性炭更换、维护、保养记录,建立管理台账,相关记录至少保存三年,现场保留不少于一个月的台账记录。主要记录内容见表4。
3.活性炭检查表格
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