兰炭废水特性及预处理工艺的介绍

乔海军

（新疆新环工程技术有限公司 新疆乌鲁木齐 830000）

引言

从国内能源产量占比和不可再生资源储存量分析，煤炭是我国能源供给的主力，煤炭中27.65%可用于炼焦，这是炼焦行业兴起的基础。兰炭是以侏罗纪不粘煤、长焰煤、弱粘煤为原料在温度600～800℃之间经脱水、快速热解、炭化后所得产物，与无烟煤、烟煤相比，兰炭具有固定碳含量高、挥发分低、低硫等优点，更广泛地应用于铁合金、金属镁行业。随着兰炭规模的壮大，兰炭废水的处理问题日益突出。

1 兰炭废水简介

1.1 兰炭废水的来源

兰炭废水产污主要包括低温干馏、荒煤气洗涤净化和兰炭成品熄焦三个环节。荒煤气净化废水和兰炭熄焦水占兰炭废水水量的主要部分，低温干馏过程产生的废水量与原煤含水率相关，其废水量较少。随着国家大力发展生产清洁兰炭，对兰炭质量指标进行严格控制[1]，企业的熄焦方式逐渐由干熄焦工艺代替。

1.2 兰炭废水的水质

通过对不同地区兰炭废水的监测：兰炭废水均有污染物浓度较高、可生化性差、生物毒性大、颜色一般为褐色或红褐色并带有刺激性气味。多家兰炭企业废水监测数据范围如下表1所示。

表1 多家兰炭企业废水监测数据

由于兰炭生产过程中煤的不完全氧化，兰炭废水中含有大量的煤焦油和低分子有机物。有机物种类繁多，包括酚类、多环芳烃、苯系物和含氮、氧、硫的杂环化合物等，是一种典型的有机难降解工业废水[2]。下文主要介绍兰炭废水的预处理工艺。

2 兰炭废水预处理工艺

兰炭废水中的石油类、氨氮及酚类具有一定的经济价值，可进行资源回收。目前预处理的基本处理思路是一方面回收废水中有价值产品，另一方面提高废水可生化性，目的使废水经过预处理后能更好地进行生化处理和深度处理。

2.1 除油工艺

兰炭废水中的焦油包括重质油、轻质油和乳化油，重质油和轻质油通过重力沉降在企业氨水循环罐中得到较好的分离，但乳化油必须通过化学除油才能较好的去除。经分离、收集的中低温煤焦油可以和荒煤气裂解制氢产生的氢气进行煤焦油加氢工艺生产国V标准气、柴油。

除油工艺包括气浮除油、重力除油、化学除油等。气浮除油会产生较多的轻质油沫，在气浮前端还需投加药剂；重力除油不能去除乳化油，更难以在短时间内去除煤焦油内混合的灰分。目前除油工艺一般采用重力除油和化学除油相结合的方式。

2.2 脱酸脱氨工艺

兰炭废水中含有较多的氨氮，无法直接进行生化处理[3]。兰炭废水经蒸氨塔将废水中的氨和酸性气体分别去除，塔顶由于酸性气体的存在避免了硫酸铵结晶的生成，但冷凝器中结晶问题无法避免。经蒸氨后的废水呈偏弱酸性，减少了后续萃取脱酚工艺的酸用。有机胺则需要通过药剂的作用才能最大限度转化为氨；同时为了避免影响设备运行，通过投加消泡剂来抑制由表面活性剂和单元酚产生的气泡。

2.3 除酚工艺

兰炭废水中的酚包括单元挥发酚和多元酚。由于酚对微生物的生长繁殖具有抑制作用，因此酚的去除主要是萃取法、焚烧法、高级氧化法、吸附法和化学氧化法等物理化学方法。萃取法是利用酚在难溶于水的有机溶剂和废水中的溶解度之差，将废水中的酚转移至有机溶剂中实现分离[4]，负载萃取剂可通过反萃（碱洗）或精馏法回收多次使用，但多次回收的溶剂会降低萃取效率；焚烧法主要处理酚浓度100g/L以上的高浓度酚水，但焚烧有可能产生有毒气体；高级氧化法利用强氧化性的自由基将废水中有机物矿化成CO2和水，但运行成本昂贵；吸附法包括树脂吸附和活性炭吸附，存在解吸困难，材料价格高的问题，适用于低浓度的酚水；化学氧化法是利用强氧化剂氧化具有还原性的酚，其氧化剂消耗量大。

因此酚主要以萃取、吸附回收为主。高浓度的酚用萃取络合，剩余低浓度的酚用吸附富集，在达标的前提下，尽可能多的回收粗酚，又减少了吸附材料的使用。

结语

随着环保标准的不断提高，废水处理的难度限制了兰炭产业的生存与发展。然而萃取技术的反萃过程中回收的萃取剂易受污染、损失率较高、费用昂贵等因素制约了萃取脱酚法的发展；蒸氨塔自动化要求精度高、冷凝器容易结垢、不能即开即停等因素影响了蒸氨工艺的广泛应用；再生的吸附材料效率下降，失效的吸附剂是危险性废物，其处置问题是个难题。因此兰研究新的工艺、高效的萃取剂和吸附剂是迫切的。