兰炭生产废水资源化利用技术探析

兰炭生产废水资源化利用技术探析

毕可军， 张  庆，王  瑞，孟  鹏，闫杰栋，毛少祥

（陕西华祥能源科技集团有限公司，陕西 西安710075）

［摘  要］介绍600 kt/a兰炭生产装置水平衡和兰炭生产废水分析指标，提出兰炭生产废水资源化利用的理念，并进行兰炭生产废水资源化利用技术探析，指出兰炭生产废水资源化利用是兰炭生产废水处理技术发展的必然趋势。

［关键词］ 兰炭；生产废水；资源化利用技术；探析

［中图分类号］TQ 523.3  ［文献标志码］B   ［文章编号］1004-9932（2016）05-0072-03

0  引  言

近几年，兰炭产业已成为陕西、内蒙古、宁夏、新疆等省区主要的煤炭转化产业之一，各区域内已形成以兰炭为基础的产业链，如电石、聚氯乙烯化工产业链，兰炭尾气、金属镁、还原铁、电力载能工业产业链，兰炭尾气制氢、煤焦油加氢油品产业链，这些产业链支持了国内绝大多数的电石、铁合金等企业的健康发展。如今，随着市场经济的发展和环保要求的日益严格，兰炭行业正由粗放型生产向清洁型生产转化，其中兰炭生产废水由于污染物含量高，废水中含有许多不可生物降解或对微生物形成抑制的物质，治理难度大，成为转型发展的一大难题。

1  兰炭生产废水简况^［1］

兰炭生产属于煤中温干馏过程，干馏过程及煤气净化过程中形成的废水称为兰炭生产废水，其物化指标为：外观红棕色；黏度约0.6 cP；密度1 010 kg/m³；pH=6～9。兰炭生产废水分析指标见表1。

由表1可见，兰炭生产废水是一种高COD、高酚类、高氨氮、难降解的有机废水，与焦化废水相比，兰炭生产废水中COD含量要高10倍左右，酚类、氨氮的浓度也远高于焦化废水。因此，兰炭生产废水更难处理。以600 kt/a兰炭生产装置为例，其水平衡图见图1。

表1 兰炭生产废水分析指标   mg/L

图1  600 kt/a兰炭生产装置水平衡图

2  兰炭生产废水资源化利用技术

由图1可看出，600 kt/a兰炭生产装置是无盈水系统的。系统中耗散水量比较大，一部分是蒸发、飞散等，另一部分是熄焦后由兰炭吸附而耗散。这部分兰炭吸附耗散水来自煤气洗涤水系统（即串接用水，来自煤气洗涤水系统的一部分被熄焦系统利用的水)，含有大量煤焦油、酚、氨类等物质，在兰炭生产区、运输区及使用地区分别造成不同程度的污染。因此，这部分串接用水亟需经济、环保的工艺进行处理。由此，笔者提出了兰炭生产废水资源化利用的理念。

兰炭生产废水资源化利用技术的重点是采用物理或化学分离的方式脱除并回收废水中的煤焦油、酚和氨类物质，从而降低废水中的COD，提高兰炭生产废水的可生化处理性。其工艺流程为：兰炭生产废水→除油单元→蒸氨单元→脱酚单元→生化处理单元→用作熄焦工艺水或作为补充工业新水。

2.1  除油单元

兰炭生产废水中的石油类物质成分复杂，以浮油、分散油、乳化油、溶解油等形式存在于氨水中，其中乳化油滴粒径小于10 μm^［2］，不易从废水中分离出来。因此，除油的关键是破乳化油并分离，而破乳方法有物理破乳法和化学破乳法。

物理破乳法主要是聚结破乳。含油废水通过1个装有填充材料的粗粒化装置，当经过特殊填充物床层时，借助填料间隙的作用，将一定粒径的小油滴聚集成油膜，随着油膜的厚度不断增大，油膜外层的附着能力降低，在水流的作用下，油膜最终破裂，形成大的油滴并迅速上升。经过聚结处理后的废水更容易用重力分离法去除其中的分散油。该技术的关键在于粗粒化填充材料，材料的形状主要有纤维状和颗粒状^［3］。

化学破乳法是应用比较广泛的一种破乳方法，主要利用破乳剂改变油水界面性质或膜强度。由于药剂与油水面上存在天然乳化剂作用，发生物理或化学反应，吸附在油水界面上，降低水中油滴的表面张力，降低界面膜强度，使乳状液滴絮凝、聚并，最终破乳，从而提高油水分离的效率。常用的无机乳化剂有硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁、聚合氯化铝等，常用的有机乳化剂有聚醚型、聚酰胺型、聚丙烯酸型等，不同破乳剂适用的pH范围不同。为增强絮凝效果，往往2种或几种破乳剂复合使用。

2.2  蒸氨单元

兰炭生产废水中的氨氮，以NH+4和游离氨的形态存在，两者之间存在一个平衡关系，当废水的pH为11左右时（废水中加碱，即利用强碱制弱碱的原理将NH+4变为游离氨），游离氨大致在90%以上。因此，在高pH条件下，可获得较好的蒸氨效果。而蒸氨的关键是将兰炭生产废水的温度提高到90 ℃以上，采用的加热介质有蒸汽、导热油、热空气等，具体选用何种加热介质应视各厂可利用的资源而定。

2.3         萃取脱酚单元

更多内容详见《中氮肥》2016年第5期