干货满满！关于活性炭的问题诊断、规范使用秘笈全在这里

（来源：中国环境网）

转自：中国环境网

活性炭吸附治理有机废气技术是中小企业最常见的方法之一。该技术主要利用活性炭强大的吸附和脱附能力，将废气中的有机气体及有害物质吸附在其表面，从而确保新鲜空气排入外环境。活性炭的吸附原理类似于海绵吸水，随着时间的推移，活性炭吸附能力会逐渐下降、饱和，从而丧失净化有机废气的能力，必须通过脱附或定期更换的方式才能保证有机废气处理的达标排放。否则，即使排污企业启动了有机废气污染治理设施也是无济于事，进而导致环境污染问题的出现。

最近，生态环境部门对某县3个乡镇板材行业相对集中区域进行了废气收集与处理设施的抽查，共涉及16家企业。经过多年的治污攻坚，企业保护环境的意识显著提升，16家企业均配备了污染治理设施，并采用了“码上换”系统，以提醒和监管活性炭的更换频次。

问题诊断与原因分析

抽查发现，如何发挥污染治理设施的最佳效能，正成为一个严峻的挑战。这16家企业中，5家企业活性炭填充量不足或未按规范填充（占比31%），5家企业活性炭质量不符合要求（占比31%），4家企业污染治理设施前端预处理设计不到位（占比25%），2家企业活性炭更换不及时（占比12.5%）。具体问题主要表现在以下几个方面：一是活性炭长期不更换或更换不及时，导致活性炭变色、发霉、堵塞、浸泡、潮湿、积尘等，甚至出现粉化的现象；二是活性炭填充数量并未按照治理设施设计规范要求进行规范、足量填充，致使其难以发挥出应有的吸附作用，如活性炭之间缝隙较大，蜂窝状与颗粒状活性炭混装，蜂窝活性炭正面和侧面混摆，颗粒状活性炭箱底部垫上透气性较差的蛇皮袋，两级活性炭只更换一级箱体或箱体活性炭更换不全等；三是以次充好，活性炭碘值低，吸附能力弱，感官较差，存在颜色泛黄泛白、粉化、破损、大小不均匀等问题，难以满足治理要求，导致有机废气泄漏污染环境；四是污染治理设施前端预处理设计不到位，活性炭箱体及填充活性炭积尘较厚或浸泡严重等。

诸多因素综合作用下，极易导致活性炭治理设施出现严重失效、气流“短路”及填充层“架桥”等现象。典型表现为废气未能按照预期经活性炭充分吸附，而是由于填充层“架桥”形成了局部空洞或通道。如此一来，活性炭内部的吸附情况变得极不均匀，气流沿阻力较小的“桥洞”径直通过，部分区域会提前达到吸附饱和状态，或者仅在局部范围内出现吸附饱和，直接造成活性炭整体吸附效率及利用率的显著降低。与此同时，废气排放浓度随之升高，治理工作难以实现预期目标。

笔者认为，之所以出现上述问题，一方面，企业重视程度不够，只注重经济效益，未设立环保安全员，忽视废气治理设施的运维；另一方面，部分第三方治理公司提供的废气治理设施存在缺陷，活性炭设施前端未对粉尘、水雾、油漆等含量高的废气进行预处理。同时，企业对废气治理设施工作原理不了解，过度依赖第三方运维公司，也未对其实施监管。第三方公司在运维时一味追求降低成本，活性炭更换不及时、不规范，活性炭购买渠道不正规，使得活性炭质量没有保证、以次充好等。

活性炭优劣现场判别方法

活性炭吸附治理废气的设施要发挥最佳处理效能，除了确保设施正常运行外，还需要选择优质的活性炭并定期对污染设施进行规范运维。优质活性炭核心参考值包括颗粒活性炭碘吸附值≥800 mg/g，比表面积（BET）≥850㎡/g，四氯化碳吸附率≥45%；蜂窝活性炭横向抗压强度≥0.3 MPa，纵向强度≥0.8 MPa，碘吸附值≥650 mg/g，比表面积（BET）≥750㎡/g，四氯化碳吸附率（CTC）≥25%。

在现场检查时，为快速判断活性炭优劣，通常采用五步法，即“一看、二掂、三试、四捏、五核”。

一看外观，观察颜色和形状。优质炭呈墨黑色且发亮，色泽均匀，无杂色和白点。劣质炭则发灰、发锈、发白，有斑点。优质颗粒状活性炭形状大小均匀，颗粒短直、规则，尺寸一般在1.5mm至10mm。劣质炭弯曲、长短不一、碎末多。优质蜂窝状活性炭形状无变形，端面平整，孔道笔直，无裂缝和缺角。

工业VOCs治理中最常见的蜂窝状活性炭“标准块”或“常规通用型号”每块大小为100mm2。孔密度规格（CPSI）为50—200孔/平方英寸。以100CPSI的标准块为例，每块约有625孔；若选择150CPSI或200CPSI，每块通孔数分别约为900孔或1600孔。

不同规格的活性炭适用于不同应用场景。孔径1.5mm、孔数1600的活性炭适用于小风量场景，可以充分接触废气，但风阻大；孔径3.0mm、孔数625的适用于中等风量VOCs；孔径5.0mm、孔数256的适用于高风量、含颗粒物废气，风阻小、不易堵塞。对于高湿度或含尘废气，优先选择大孔径并配合预处理（除尘、除湿），以避免堵塞。

二掂重量，试手感辨轻重。同体积活性炭手感越轻越好。同样尺寸（如10cm×10cm×10cm），优质品重量在300克—450克，劣质品≥600克，几乎无吸附力。

三试气泡，听声看泡观色变。抓一把颗粒状活性炭投入清水，气泡细密且持续“嘶嘶”声≥30秒为优；将整块蜂窝状活性炭垂直浸入清水中，冒出大量细小均匀的气泡且持续“嘶嘶”声≥1分钟为优。此外，将活性炭置于有色水中，水的颜色逐渐变淡为优，无明显脱色效果为劣。总体而言，气泡实验中，活性炭入水后缓缓下沉，气泡连续并“嘶嘶”作响，水脱色效果明显为优；立即下沉，气泡少且大、时间短或无气泡，无明显水脱色为劣质。

四捏活性炭，看粉末判硬度。用力轻捏，优质炭不碎、不掉灰为优，一捏即碎或成粉末状，且手指沾满灰尘则为劣质。

五核检测报告，看包装与标识。核对第三方活性炭检测报告（CMA或CNAS）的核心指标是否符合要求；外包装是否密封、防潮；是否清晰标注碘值、比表面积、规格尺寸、生产日期、厂家信息等。

活性炭规范安装注意事项

采用活性炭吸附治理废气应用场景中，要发挥污染治理设施最佳净化效率，除了选取优质活性炭外，还需确保活性炭填充量充足，规范安装流程。通常情况下，活性炭使用量不应低于VOCs产生量的5倍，更换周期建议不超过累计运行500小时或3个月，具体更换时机应依据处理废气量的实际情况而定。若活性炭出现颜色发白、孔隙堵塞、粉化、吸潮破碎或压差骤升等现象，应立即进行更换。在更换活性炭时，需注意以下几个重要方面。

（一）避免填充空隙过大或过密

填充时若只倒炭不压实或压实过紧，会导致填充过松或过密。填充过松会使空隙过大，引起气流短路，填充过密则增大系统阻力，气流难以通过，最终都将降低吸附效率。在填充过程中，若颗粒炭之间出现大于2mm的贯通孔道，气流会“短路”，超过70%的风量将从这些低阻力通道直接穿过，导致吸附效率急剧下降。蜂窝炭与箱壁之间若留有大于3mm的缝隙，同样会产生旁路气流。

因此，活性炭一般采用分层填充和振动压实的方法，控制填充密度，不能将活性炭压得太实，确保均匀填充。填充密度一般控制在0.4—0.6g/cm³，颗粒炭每100mm轻压一次，保留“微观空隙”，做到“压紧四周、留好微隙”。装填后需“轻压+找平”，并用耐火毡条或冲孔板将四周和顶部压紧，避免出现“贯通式”大空隙。

安装后的现场快速检查方法：用直径2mm钢丝在炭层任意位置插入，若插入深度小于5cm，说明无贯通大空隙；若一插到底，则需补炭或重新压实。

（二）避免活性炭粒径不一或填充不均匀

活性炭填充颗粒大小不一或填充不均匀，会导致气流分布不均，出现“短路”“架桥”“沟流”现象，局部气流通道变大或堵塞，废气在密集区域通过阻力大，而在稀疏区域气流集中、短路或产生沟流，从而降低了活性炭的利用率和系统的净化效率。一般来说活性炭吸附设备内置均风装置，采用颗粒状吸附剂时，最低厚度≥0.4m，推荐厚度在0.5—0.6m，停留时间　0.5—1s，气体流速≤0.60m/s；采用蜂窝状吸附剂时，最低厚度≥0.6m，推荐厚度在0.6—0.8m，停留时间0.5—0.7s，气体流速≤1.20m/s。

正确填充方法：一填充前对活性炭进行筛选，选择颗粒大小均匀、强度高、碘值≥800mg/g的优质活性炭。二分层填充，将活性炭分层填充，每层厚度控制在10—20cm，确保填充均匀。三振动压实，在填充过程中适当振动，使活性炭颗粒均匀分布，但避免过度振动导致压实。四检查气流分布，填充完成后，通过气流分布板或风速仪检查气流分布是否均匀，必要时进行调整。

（三）避免不同批次、不同碘值炭或颗粒炭、蜂窝炭混装

不同批次、不同碘值混装或颗粒炭与蜂窝炭混装后，因活性炭使用寿命、颗粒大小、形状规则、比表面积等参数存在差异，会导致气流分布不均衡、气流阻力差异大等问题，并减少活性炭的总体使用寿命。

为避免这些问题，应统一规格和质量，尽量使用同一批次、相同碘值和规格的活性炭；分区填充不同类型活性炭，合理分配使用区域；加强监测和维护，定期检测吸附性能，更换失效活性炭，检查气流分布并调整填充层结构。

（四）避免前端预处理设计不到位

活性炭吸附法治理废气时，要确保进入吸附装置的废气温度≤40℃，并需根据废气的成分、性质和影响吸附过程的物质性质及含量等选择预处理设备，避免前端预处理设计不到位影响活性炭处理效率。当废气温度较高时，采用换热或稀释等方式进行调节。当进入吸附设备的废气颗粒物含量≥1mg/m³或含有酸性气体、难以脱附、易造成吸附剂中毒的成分时，应先采用洗涤或预吸附等预处理方式处理。采用洗涤预处理后的废气进入活性炭前，应进行干燥和控制湿度处理，避免活性炭受潮、结块，吸附能力下降，导致气流通道变窄，使活性炭失活或吸附效率下降。采用两级活性炭处理粉尘较大或漆雾等废气时，应加装收集粉尘处理或活性棉，防止活性炭吸附大量粉尘或漆雾造成堵塞。此外，还要加强前端预处理设备的维护和管理，确保其运行效果良好，比如定期清理预处理设备，防止粉尘和水分进入活性炭层。

活性炭规范更换注意事项

（一）正确确定更换周期

根据活性炭填充量、动态吸附量、风量、VOCs削减浓度和设备运行时间精准计算更换周期，避免“一刀切”式管理。更换周期公式T(d)=m×s÷（c×10-6×Q×t）式中，T—更换周期，天；m—活性炭的填充量，kg；s—动态吸附量，%（一般取值10%，动态吸附量取值高于10%的应上传含有动态吸附量取值依据的活性炭性能证明文件）；c—活性炭削减的VOCs浓度（VOCs进气浓度），mg/m3；Q—风量，单位m3/h；t—设备运行时间，单位h/d。

根据初始压降值变化，来判断是否需要更换。在额定风量下测初阻力，颗粒炭压降一般在500—800 Pa，蜂窝炭在200—500 Pa。若实际压降小于基准值的　70%，且伴随出口浓度超标、局部温度、压力不均匀，多半存在短路空隙。当压降达到初始值的2.5倍（增长150%）时，达到预警阈值，说明活性炭孔隙已大量堵塞，需准备更换；压降达到初始值的3倍（增长200%）时，达到强制更换阈值，有效比表面积进一步减少，传质阻力进一步增加，气流在碳床中分布严重不均，整体穿透时间大幅减少，出口废气浓度难以达到预期水平，还可能因阻力过大导致风机过载、系统能耗飙升，必须立即更换（即：颗粒活性炭，初始500Pa→预警1250Pa→更换1500Pa；蜂窝活性炭，初始300Pa→预警750Pa→更换900Pa）。

定期监测与预警。定期检测活性炭吸附装置废气出口VOCs浓度，当出口浓度超过规定排放限值的90%时及时预警更换。

（二）规范更换活性炭，避免更换不完全

活性炭若更换不及时、仅更换最表层或部分更换，吸附饱和的活性炭将停止吸附VOCs，导致气流不通畅或分布不均，进而降低废气处理效率。此外，吸附饱和的活性炭在高温、高湿环境下可能释放污染物，引发二次污染，甚至存在自燃风险。为此，可借助信息化手段强化活性炭更换的动态监管。通过“码上换”等信息化手段，实时监控活性炭状态，实现精准预警和高效更换。对于低浓度废气企业，可适当延长更换周期，避免资源浪费，同时确保达标排放。在更换过程中，应采取整体更换或按“抽屉顺序”全部更新，确保活性炭填充量充足，避免未填满或填充方式不当，并检查设备密闭性，确保活性炭箱门关闭且无漏风现象。

（三）加强危废管理与台账记录

更换后的废活性炭需按危废管理要求，交由具备资质的单位处置，并建立完整的更换台账，记录更换时间、数量等信息，一般台账记录保存期限不得少于5年。

作者单位：江苏省生态环境厅第五环境监察专员办公室