府谷县作为全球最大的金属镁生产和供应基地，已形成“煤—兰炭—镁”耦合发展的完整产业链。2024年，县域金属镁产量占全国总量的52.35%，全球总量的47.54%。然而，在金属镁行业迅猛发展的背景下，配套半焦（兰炭）制气过程中产生的剩余氨水（酚氨废水）处理问题，始终是制约行业绿色可持续发展的关键瓶颈。特别是对于以“镁·兰炭”耦合生产为特色的府谷县，这一挑战尤为严峻。令人鼓舞的是，府谷县的镁冶炼企业通过创新实践，成功探索出一条以焚烧技术为核心的解决方案，为行业提供了宝贵的经验参考。

一、兰炭生产剩余氨水处理的痛点剖析

兰炭生产过程中产生的酚氨废水，其成分极为复杂，包含高浓度的酚类、氨氮、焦油以及多种难降解有机污染物。其COD含量高达35000至45000毫克/升，远高于冶金焦生产剩余氨水的COD含量（约为6000至10000毫克/升），因此处理起来极为困难。传统的冶金焦酚氨废水生化处理工艺流程冗长，而兰炭生产的酚氨废水若采用该传统生化处理工艺，则存在以下显著弊端：

（一）工艺流程冗长且复杂

需经过除油、脱酚、蒸氨等多级预处理，再结合A/O生化及反渗透等深度处理步骤，处理流程繁琐复杂，涉及多种设备的投入，并消耗大量时间、人力和物力资源，这无疑增加了整体的运行成本和管理上的挑战。

（二）预处理效果不理想

- 除油困难：兰炭废水中焦油含量高，且焦油与水密度接近，难以分离。若除油步骤不彻底，后续的塔器设备极易发生堵塞，这将直接影响到整个废水处理流程的稳定运行。

- 脱酚效率低：传统萃取脱酚工艺存在诸多问题，如萃取剂毒性大、有损耗，易造成二次污染且增加成本；经过脱酚处理后，萃余液中仍含有萃取剂残留，导致COD值偏高，因此必须进一步采取措施进行处理。

- 蒸氨问题多：废水中低挥发有机物在脱氨时会进入氨水，导致氨水纯度差，需进一步除杂净化，增加了处理的复杂性和成本。

（三）生化处理难度大

兰炭废水中含有大量难降解、高毒性的有机污染物，如多环芳烃、氮氧杂环化合物等，可生化性差，脱酚后B/C值仍约为0.03～0.16，微生物难以有效降解这些有机物，导致生化处理效率低、效果不佳。

（四）资源回收率低

虽然传统工艺可回收部分酚和氨，但由于工艺局限性，回收率不高，且回收的酚需进一步酸化处理才能得到粗酚，甲基异丁基酮等萃取剂沸点高，蒸发回收能耗大，增加了运行成本。

（五）运行成本高

多级预处理、复杂的生化处理及深度处理工艺均需要大量设备投入和运行维护成本，例如萃取脱酚塔和生化处理单元的投资较大，而反渗透等深度处理技术则面临高昂的膜更换成本。这些工艺对操作人员的专业性要求极高，且处理过程中还需消耗大量药剂、膜耗材及电力资源，从而进一步增加了运行成本。

（六）二次污染风险高

部分处理环节会产生新的污染物，如萃取剂的损耗会污染废水，反渗透浓缩液中含有高浓度污染物难以处理，易对环境造成二次污染。

（七）小规模应用不经济

对于府谷县配套半焦（兰炭）生产线的镁冶炼企业，剩余氨水量相对较小（日产大多在50～120吨），传统工艺投资建设相当于小型化工厂的设施，经济性极差，投资回收期漫长。

尤为重要的是，在半焦（兰炭）生产工艺中，油水分离器（即氨水罐）利用氨水循环分离焦油是一个不可或缺的步骤。因此，剩余氨水的有效、经济处置，直接关系到企业的正常生产和环保合规。若处理不当，不仅造成严重的环境风险，增加企业环保压力，更会显著推高生产成本，影响企业经济效益和社会形象，成为制约发展的核心瓶颈。

二、创新焚烧技术的破局之路

面对传统工艺的“投资黑洞”与环保高压的双重困境，自2020年起，府谷县镁冶炼企业在府谷县工业商贸局和县镁工业协会的积极组织与推动下，联合环科院、有色技经院、中国炼焦协会及中钢集团鞍山热能研究院等专业力量，经过深入调研、严谨论证与工程试验，成功开发了“煤气焚烧+余热回收”技术。该技术实现了废水“零排放”与能源循环利用，并于2023年起成功应用于以半焦煤气为热源的半焦污水焚烧生产实践，为剩余氨水处理开辟了全新路径，为行业提供了可复制的绿色解决方案。

（一）技术原理与核心优势

该技术的精髓在于‘高温氧化分解’技术和‘资源循环利用’理念。

- 彻底无害化：废水经高效雾化后，喷入900-1100℃的焚烧炉膛。在富氧高温环境下，废水中的酚类、氨氮、焦油等污染物瞬间发生氧化反应，被彻底分解为无害的CO₂和H₂O，实现真正的污水零排放，从根本上杜绝了污染物外排风险，解决了传统工艺去除不彻底及二次污染隐患。

- 能源循环化：创新性地利用企业自产的低热值半焦煤气（1400~1600 kcal/Nm³）作为焚烧热源。焚烧产生的高温烟气（900~1100℃）进入余热锅炉高效换热，产生1.0MPa的饱和蒸汽。单台5～10吨/小时处理能力的焚烧炉，可同步产出5～10吨/小时的蒸汽。这些蒸汽100%替代了原用于金属镁生产（如真空射流泵等）及生活用汽的燃气锅炉，实现了能源的梯级高效利用，大幅降低了企业综合能耗与能源成本。

达标低成本与操作简便

- 内生脱硝：炉温精确控制在900-1100℃区间，有效抑制了热力型氮氧化物（NOx）的生成。同时，废水中含有的氨（NH₃）在高温下可转化为还原性自由基（·NH₂），在炉内自发进行类似SNCR（选择性非催化还原）的脱硝反应（4NO + 4NH₃ + O₂ → 4N₂ + 6H₂O），显著降低了烟气中NOx浓度，减轻了后续烟气净化系统的负荷与成本。

- 运维简化：与依赖微生物活性、对专业度和操作精细度要求极高的生化工艺相比，焚烧工艺流程相对简便，对操作人员的专业要求有所降低，使得人力成本和操作风险明显减少，同时系统稳定性和可靠性得到了大幅提升。

（二）技术应用的组织实施

从技术引入到成功落地，府谷县工业商贸局和县镁工业协会组织镁冶炼企业进行了周密严谨的组织实施：

- 协同攻关与方案制定：成立由企业、科研院所、行业协会组成的专项工作组，明确分工，制定详细的技术实施方案与推进计划。

- 精准选型与工程实施：根据企业生产规模、废水特性及蒸汽需求，科学选择焚烧炉型号（例如5吨/小时或10吨/小时）及其配套设备（包括雾化系统、余热锅炉和自控系统等），并严格监督设备制造、安装及调试的全过程，确保质量无瑕。

- 专业培训与人才保障：对操作及维护人员进行系统化培训，使其深入理解技术原理，熟练掌握操作规程、应急处理和日常维护要点。

- 运行优化与经验固化：在装置投运初期，密切监测关键运行参数（温度、压力、流量、污染物排放等），根据实际运行数据进行持续优化调整，总结运行经验，完善操作规程和管理制度，确保系统长期稳定高效运行。

三、创新技术应用的显著成效

自2023年焚烧装置投入运行以来，其在环境、经济和社会层面均取得了令人瞩目的综合效益：

（一）卓越的环境效益

以单台5吨/小时处理能力的焚烧装置为例，在满负荷运行状态下：

- 年处理废水：约3万余吨。

- 污染物减排：实现COD减排约1200吨，氨氮减排约200吨。

- 环境改善：显著减少了因泄漏而排入环境的污染物总量，对保护区域水环境，特别是黄河流域的生态环境质量改善做出了实质性贡献。

（二）可观的经济效益

- 蒸汽回收收益：余热回收产生的蒸汽完全替代自产燃气蒸汽，年节约能源成本200万元以上。

- 运维成本节约：节省了传统生化工艺高昂的药剂费、频繁更换反渗透膜耗材费，以及通过精简人工和电力消耗等运维措施，年节约成本高达约150万元。

- 综合成效显著：两项合计年直接经济效益超过350万元，有效缓解了企业环保投入压力，提升了市场竞争力，实现了环保投入与经济效益的良性循环。

（三）积极的社会效益

府谷县镁冶炼企业的成功实践：

- 树立行业标杆：为同处困境的兰炭、金属镁企业提供了可复制、可推广的“减污降碳、协同增效”样板。

- 推动行业进步：其经验分享有力促进了行业整体技术升级与绿色发展转型，提升了行业的环保合规水平和社会形象。

- 引领可持续方向：为高耗能、伴生难处理废水的类似产业探索绿色低碳发展路径提供了重要参考。

四、技术的推广价值与未来展望

该创新焚烧技术凭借其“小规模适用、高经济效益、易操作管理”的显著优势，特别契合兰炭、金属镁等中小规模企业的需求。其技术成熟度和可靠性已获得国家层面的认可，被列入《焦化行业规范条件（2020）》，政策支持基础坚实，推广前景广阔。

在国家“双碳”战略目标引领下，该技术的减碳效益尤为突出：

- 直接碳减排：单台焚烧炉通过替代化石燃料（煤气或天然气）供热，年可实现二氧化碳减排3000吨以上，为企业完成碳减排目标提供有力抓手。

- 循环经济典范：技术核心在于构建了“以废治废、变废为宝”的闭环：利用“废水”（处理对象）、“废气”（低热值半焦尾气）、“废热”（余热回收产蒸汽）在企业内部实现高效循环利用，完美契合循环经济发展理念，显著提升资源利用效率和环境绩效。

府谷县镁冶炼行业的创新实践雄辩地证明：技术创新是破解环保瓶颈的关键钥匙。面对剩余氨水处理这一行业共性难题，府谷企业通过加强政产学研用协同，勇于探索实践，成功应用了先进的焚烧资源化技术，不仅有效解决了自身的环保困境，实现了经济效益与环境效益的双赢，更为整个金属镁及关联行业的绿色低碳转型提供了切实可行的“府谷方案”。

展望未来，随着该技术认知度的提升和应用范围的扩大，以及政策支持力度的持续加强，金属镁行业必将在绿色可持续发展的道路上迈出更加坚实的步伐。府谷的经验，如同星星之火，有望在更广阔的产业领域形成燎原之势，为我国生态文明建设和黄河流域生态保护和高质量发展贡献更大的产业力量。在榆林建设世界一流高端能源化工基地的征程中，我们愿以技术为笔、以责任为墨，与全球镁行业同仁共绘“减碳降耗、循环永续”的新蓝图！