蘭炭廢水特性及預處理工藝的介紹

喬海軍

（新疆新環工程技術有限公司 新疆烏魯木齊 830000）

引言

從國內能源產量占比和不可再生資源儲存量分析，煤炭是我國能源供給的主力，煤炭中27.65%可用于煉焦，這是煉焦行業興起的基礎。蘭炭是以侏羅紀不粘煤、長焰煤、弱粘煤為原料在溫度600～800℃之間經脫水、快速熱解、炭化后所得產物，與無煙煤、煙煤相比，蘭炭具有固定碳含量高、揮發分低、低硫等優點，更廣泛地應用于鐵合金、金屬鎂行業。隨著蘭炭規模的壯大，蘭炭廢水的處理問題日益突出。

1 蘭炭廢水簡介

1.1 蘭炭廢水的來源

蘭炭廢水產污主要包括低溫干餾、荒煤氣洗滌凈化和蘭炭成品熄焦三個環節。荒煤氣凈化廢水和蘭炭熄焦水占蘭炭廢水水量的主要部分，低溫干餾過程產生的廢水量與原煤含水率相關，其廢水量較少。隨著國家大力發展生產清潔蘭炭，對蘭炭質量指標進行嚴格控制[1]，企業的熄焦方式逐漸由干熄焦工藝代替。

1.2 蘭炭廢水的水質

通過對不同地區蘭炭廢水的監測：蘭炭廢水均有污染物濃度較高、可生化性差、生物毒性大、顏色一般為褐色或紅褐色并帶有刺激性氣味。多家蘭炭企業廢水監測數據范圍如下表1所示。

表1 多家蘭炭企業廢水監測數據

由于蘭炭生產過程中煤的不完全氧化，蘭炭廢水中含有大量的煤焦油和低分子有機物。有機物種類繁多，包括酚類、多環芳烴、苯系物和含氮、氧、硫的雜環化合物等，是一種典型的有機難降解工業廢水[2]。下文主要介紹蘭炭廢水的預處理工藝。

2 蘭炭廢水預處理工藝

蘭炭廢水中的石油類、氨氮及酚類具有一定的經濟價值，可進行資源回收。目前預處理的基本處理思路是一方面回收廢水中有價值產品，另一方面提高廢水可生化性，目的使廢水經過預處理后能更好地進行生化處理和深度處理。

2.1 除油工藝

蘭炭廢水中的焦油包括重質油、輕質油和乳化油，重質油和輕質油通過重力沉降在企業氨水循環罐中得到較好的分離，但乳化油必須通過化學除油才能較好的去除。經分離、收集的中低溫煤焦油可以和荒煤氣裂解制氫產生的氫氣進行煤焦油加氫工藝生產國V標準氣、柴油。

除油工藝包括氣浮除油、重力除油、化學除油等。氣浮除油會產生較多的輕質油沫，在氣浮前端還需投加藥劑；重力除油不能去除乳化油，更難以在短時間內去除煤焦油內混合的灰分。目前除油工藝一般采用重力除油和化學除油相結合的方式。

2.2 脫酸脫氨工藝

蘭炭廢水中含有較多的氨氮，無法直接進行生化處理[3]。蘭炭廢水經蒸氨塔將廢水中的氨和酸性氣體分別去除，塔頂由于酸性氣體的存在避免了硫酸銨結晶的生成，但冷凝器中結晶問題無法避免。經蒸氨后的廢水呈偏弱酸性，減少了后續萃取脫酚工藝的酸用。有機胺則需要通過藥劑的作用才能最大限度轉化為氨；同時為了避免影響設備運行，通過投加消泡劑來抑制由表面活性劑和單元酚產生的氣泡。

2.3 除酚工藝

蘭炭廢水中的酚包括單元揮發酚和多元酚。由于酚對微生物的生長繁殖具有抑制作用，因此酚的去除主要是萃取法、焚燒法、高級氧化法、吸附法和化學氧化法等物理化學方法。萃取法是利用酚在難溶于水的有機溶劑和廢水中的溶解度之差，將廢水中的酚轉移至有機溶劑中實現分離[4]，負載萃取劑可通過反萃（堿洗）或精餾法回收多次使用，但多次回收的溶劑會降低萃取效率；焚燒法主要處理酚濃度100g/L以上的高濃度酚水，但焚燒有可能產生有毒氣體；高級氧化法利用強氧化性的自由基將廢水中有機物礦化成CO2和水，但運行成本昂貴；吸附法包括樹脂吸附和活性炭吸附，存在解吸困難，材料價格高的問題，適用于低濃度的酚水；化學氧化法是利用強氧化劑氧化具有還原性的酚，其氧化劑消耗量大。

因此酚主要以萃取、吸附回收為主。高濃度的酚用萃取絡合，剩余低濃度的酚用吸附富集，在達標的前提下，盡可能多的回收粗酚，又減少了吸附材料的使用。

結語

隨著環保標準的不斷提高，廢水處理的難度限制了蘭炭產業的生存與發展。然而萃取技術的反萃過程中回收的萃取劑易受污染、損失率較高、費用昂貴等因素制約了萃取脫酚法的發展；蒸氨塔自動化要求精度高、冷凝器容易結垢、不能即開即停等因素影響了蒸氨工藝的廣泛應用；再生的吸附材料效率下降，失效的吸附劑是危險性廢物，其處置問題是個難題。因此蘭研究新的工藝、高效的萃取劑和吸附劑是迫切的。