兰炭又称半焦、焦粉，是目前广受市场欢迎的新型碳素材料，以其固定炭高、比电阻高、化学活性高、低灰份、低磷、低铝、低硫的特性，以逐步取代焦炭而广泛运用于高耗能产品行业的重要原料。兰炭废水是指煤在中低温干馏(约650℃)加工过程中产生的废水，与焦炭的高温(约1000℃)干馏相比，兰炭干馏温度较低，兰炭废水中含有大量未被高温氧化的有机污染物，以COD为例兰炭废水要比焦化废水高出10倍左右。焦化废水中污染物浓度低，大多采用生化处理;而兰炭废水组成复杂、污染物浓度高、可生化性差，需先经过预处理工艺，降低COD、氨氮和酚类污染物的浓度，tigao可生化性。
溶剂萃取法因具有处理量大、设备投资少、占地面积小等优点得到广泛应用，很难一步达到预处理的要求;而超高交联树脂(以下简称树脂)孔径与比表面积都较大，物理化学稳定性高、吸附彻底、再生方便，对于废水中的氨氮等无机污染物去除效果有限；氨氮吹脱处理装置结构简单、易行，氨氮去除效率高，技术成熟。兰炭废水因其污染物浓度高，单一的工艺无法满足兰炭废水的预处理要求，本实验采用溶剂萃取、超高交联树脂吸附以及氨氮吹脱的组合工艺对兰炭废水进行预处理，探索组合工艺的机理和适宜操作条件，旨在降低废水中污染物浓度，tigao可生化性，为后续生化处理创造条件。
1、材料与方法
1.1 实验水样
实验用水来源于陕西省榆林县某兰炭生产企业，该企业兰炭年产量75万t，每天产生兰炭废水约250m3，废水水质见表1。
1.2 试验药剂与仪器
氢氧化钠、硫酸、甲醇、zhonggesuanjia、硫酸银、硫酸汞、硫酸亚铁、邻菲罗啉和六水合硫酸铁(II)均为分析纯。正辛醇为工业级。
型号为Φ15mm*450mm的离子交换柱，蠕动泵(BT50S)，自动采集器(BSZ-40)，CODcr消解仪(ST106B1)，四氟梨形分液漏斗，pH211台式酸度计，PG-603-S型电子分析天平。
1.3 实验方法
1.3.1 溶剂萃取实验
取500mL兰炭废水水样倒入烧杯，用50wt.%的H2SO4调节pH，将产生的沉淀过滤后加入一定量的萃取剂，机械搅拌20min后，通过四氟梨形分液漏斗将萃取剂和水样分离，测试水样指标。
1.3.2 树脂吸附实验
以萃余液为研究对象，将萃余液以一定的流速流过装有10mLGC-15(此时1BV=10mL)树脂的玻璃柱，分段收集树脂出水，测试水样指标。
1.3.3 树脂脱附实验
将2BV90%甲醇以一定的流速流过吸附饱和的树脂，甲醇脱附后，再使用5~6BV去离子水以一定的流速流过树脂，而后进行下一批次废水的吸附实验。
1.3.4 氨氮吹脱实验
以树脂出水为研究对象，用NaOH调节pH，放入恒温水浴锅，用空气压缩泵进行吹脱，一定时间后测定水样指标。
1.4 分析方法
COD：zhonggesuanjia法;BOD5：稀释接种法;氨氮：纳氏试剂比色法。
2、结果与讨论
2.1 溶剂萃取实验
2.1.1 废水pH对萃取效果的影响
在萃取过程中，pH是一个非常重要的参数，对萃取效果尤为显著。为了探究适宜的pH值，固定水油比为3︰1，一级萃取。研究废水pH对萃取效果的影响，结果如图1所示。
由图1可知，萃取出水COD值随废水pH增大而增大。正辛醇作为萃取剂，萃取兰炭废水时，适宜的pH值为1~2，当萃取的pH值越小时，需要调节废水pH的硫酸越多，萃取的成本也越高，综合考虑，将萃取的pH值选定为2。
2.1.2 废水与萃取剂的比值(水油比)对萃取效果的影响
萃取剂的用量直接关系着萃取成本的高低，为了探究不同的水油比对萃取效果的影响，固定废水pH为2，一级萃取，探究水油比对萃取效果的影响，结果如图2所示。
如图2所示，随着水油比的逐渐减少，萃取出水的COD值逐渐减小，并在水油比小于5︰1后趋于稳定，主要原因在于，随着水油比减小，萃取剂中有效成分增加，单位时间内萃取剂和废水中有机物接触面积增加，单位时间内废水中能够被萃取的有机物含量增加，有利于萃取效率的tigao。以增加萃取剂体积浓度这种方法来tigao萃取效率将会带来很大的经济负担，在实际工程应用中不可取。选定水油比为5︰1。
2.1.3 多级萃取对萃取效果的影响
工程上为了解决单级萃取效率较低的问题，多采用多级萃取技术。多级萃取又分为错流萃取和逆流萃取。错流萃取是将萃取后的水样和新鲜萃取剂进行萃取。逆流萃取是将多次萃取串联起来，实现废水与萃取剂的逆流操作。在佳的实验条件下，对兰炭废水，使用正辛醇作为萃取剂，进行多级错流萃取和逆流萃取实验，考察多级萃取对萃取效果的影响。
图3所示，二级萃取较单级萃取的效率显著tigao，但二级萃取之后的萃取效率并没有明显的tisheng，且错流萃取和逆流萃取的效率较为接近。在相同的萃取级数N下，错流萃取所需的萃取剂是逆流萃取的1/N。每多一级萃取，也增加了萃取剂与水样的接触时间，易导致萃取剂溶解于水样中，增加萃取剂的损耗和后续处理难度。经过二级萃取之后，COD由39000mg/L降至7000mg/L，COD去除率达到82.5%。
2.2 超高交联树脂吸附实验
2.2.1 流速对树脂吸附效果的影响
以溶剂萃取后的水样为研究对象，此时水样pH为3，COD值7000mg/L，氨氮5000mg/L。据文献报告兰炭废水中含有大量酚类有机物，而树脂吸附酚类有机物的佳pH为2~4，萃取后的水样正好在树脂吸附的佳pH值内。采用1、2、3BV/h三种不同流速，废水pH为3的条件下进行动态吸附，结果如图4所示。
由图4可见，吸附liuliang为3BV/h的吸附效果差，吸附liuliang1BV/h和2BV/h的吸附效果在吸附体积前50BV时相差不多，考虑到树脂吸附的处理效率，选用2BV/h为佳吸附liuliang。萃取出水经树脂吸附后，水样COD降至3000mg/L。
2.2.2 甲醇作为脱附剂对树脂吸附稳定性的影响
树脂吸附饱和后，可使用溶剂将树脂孔道内有机物洗脱下来进行浓缩，而脱附后树脂重新应用于下一批次的吸附。
同样的，以溶剂萃取后的水样为研究对象，在废水pH为3，流速为2BV/h，吸附量为50BV，每批次吸附后，使用2BV90%甲醇作为脱附剂，5~6BV去离子水作为洗水，脱附实验结束后，再进行树脂吸附实验，如此往复。每批次的实验结果见图5。
如图5所示，树脂吸附饱和后，经由甲醇作为脱附剂进行脱附实验，脱附结束后再进行下一批次的吸附实验，如此往复操作，树脂能够稳定运行10批次。
2.3 氨氮吹脱实验
兰炭废水经由溶剂萃取和树脂吸附处理后，水样COD由39000mg/L降至3000mg/L，COD去除率92.3%，有机物浓度下降显著，但此时水体中氨氮近5000mg/L，如此高的氨氮对后续的生化处理会有很大的影响。氨氮吹脱处理装置因结构简单、易行，技术成熟等优点被广泛应用于高氨氮废水的处理。
