本實(shí)用新型涉及工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種德士古氣化爐灰水資源化利用系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于全球范圍石油資源的日益緊缺，近年來我國煤化工成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)，特別是以生產(chǎn)潔凈能源（如氫氣、甲烷、甲醇等）或替代石油化工產(chǎn)品（如乙烯原料、聚丙烯原料、二甲醚等）為主的新型煤化工的產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁。其中德士古（GE）水煤漿氣化技術(shù)是目前國內(nèi)外應(yīng)用較為成功的煤氣化技術(shù)之一，在我國已經(jīng)有30多年的應(yīng)用歷史，2013年后茂名、淄博、九江、南京、安慶等煉油廠建設(shè)了一系列大規(guī)模煤制能源裝置。但煤氣化工藝都存在耗水量大、廢水排放量大的環(huán)保問題，而且廢水水質(zhì)由煤原料和不同氣化工藝決定，如褐煤、煙煤、無煙煤、焦炭以及不同煤氣化工藝：固定床（魯奇爐）、流化床（溫克勒爐）和氣流床（德士古爐）等，廢水水質(zhì)有很大的差別。

德士古水煤漿加壓氣化工藝的核心設(shè)備是GE氣化爐，它包括燃燒室和激冷室兩部分，上部為燃燒室，下部為激冷室，內(nèi)有激冷環(huán)、下降管、上升管和折流擋板等主要部件。合成氣和少量的熔渣在下降管的引導(dǎo)下，出氣化爐進(jìn)入到氣化爐激冷室液面下，在激冷水作用下急劇降溫，熔渣被冷卻固化后經(jīng)鎖斗排出，合成氣則進(jìn)入洗滌塔進(jìn)一步洗滌除塵。從氣化爐、洗滌塔底部直接排出溫度、壓力較高的工藝水，顏色發(fā)黑，含固量10-15%、且溶有H₂S、CO₂、NH₃等氣體稱為黑水；黑水經(jīng)多級閃蒸后進(jìn)入沉降槽，經(jīng)過絮凝澄清處理后的出水為灰水，其含固量進(jìn)一步降低、H₂S、CO₂、NH₃等氣體含量均降低。為了降低工藝耗水量，有近四分之三的灰水用作激冷水又回用到氣化爐中，剩余部分的灰水排入污水處理系統(tǒng)。但由于灰水中除了溶解性高濃度NH₄⁺-N，還含有Ca²⁺1200-1400mg/L、Mg²⁺100-200mg/L，二者遠(yuǎn)高于混合飽和水溶液硬度323.1mg/L(以CaCO₃計)，所以造成激冷水管線和輸水管線結(jié)垢嚴(yán)重，每臺氣化爐運(yùn)行30-50天，管道內(nèi)壁結(jié)垢厚約2-5cm。生產(chǎn)過程中各大煤化工企業(yè)均發(fā)生過由于管線嚴(yán)重結(jié)垢而被迫全線停車檢修的經(jīng)歷。另外，灰水排入污水處理系統(tǒng)后，高濃度NH₄⁺-N造成碳氮比低，并不利于后續(xù)生化處理。因此實(shí)際處理過程中存在生化系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，污泥容易膨脹，總氮濃度超標(biāo)、難以去除，為降總氮造成回流比高、能耗高的現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在提供一種實(shí)現(xiàn)灰水中氨氮資源化回收利用目標(biāo)，同時水中結(jié)垢離子被顯著去除，極大地提高了灰水回用氣化爐激冷水的水質(zhì)的德士古氣化爐灰水資源化利用系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種德士古氣化爐灰水資源化利用系統(tǒng)，包括黑水沉降槽、MAP反應(yīng)沉淀池、灰水收集槽和過濾機(jī)給料池，所述黑水沉降槽的底部出口連接過濾機(jī)給料池，過濾機(jī)給料池的出口通過過濾機(jī)給料泵連接粗渣過濾機(jī)，黑水沉降槽的上部出水口連接MAP反應(yīng)沉淀池，MAP反應(yīng)沉淀池的上部排水口連接排水泵，排水泵的出水口連接灰水收集槽的底部進(jìn)水口，灰水收集槽的溢流堰出口連接激冷水進(jìn)水泵，MAP反應(yīng)沉淀池底部的沉淀出口連接沉淀收集池。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案：所述黑水沉降槽的上部出水口通過閥門連接MAP反應(yīng)沉淀池的底部進(jìn)水口，黑水沉降槽的底部通過沉降槽閥門連接過濾給料池。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案：所述MAP反應(yīng)沉淀池內(nèi)設(shè)有攪拌器。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案：所述MAP反應(yīng)沉淀池的頂部設(shè)置加鎂鹽管、加磷鹽管、加NaOH管和第一pH值檢測器。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案：所述MAP反應(yīng)沉淀池底部排出管路設(shè)置排泥閥。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案：所述灰水收集槽一側(cè)設(shè)有加酸管，灰水收集槽的排水口處設(shè)有第二PH檢測器。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案：所述沉淀收集池通過給料泵連接MAP回收裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：該德士古氣化爐灰水資源化利用系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一、德士古氣化爐煤制氣工藝灰水中NH₄⁺-N濃度為280-400mg/L，COD為800-1200mg/L，由于碳氮比低，造成生化系統(tǒng)氨氮處理不易達(dá)標(biāo)、且總氮超標(biāo)的現(xiàn)象嚴(yán)重。本實(shí)用新型表明隨著投藥量的不同，灰水NH₄⁺-N去除率可達(dá)到60-85%，因此顯著降低后續(xù)生化處理系統(tǒng)的NH₄⁺-N負(fù)荷，使總氮減排提高20-30%以上，大幅提高生化效果，確保NH₄⁺-N、TN達(dá)標(biāo)排放和系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，同時也降低了廢水處理成本30%以上。

二、對煤制氣工藝灰水中NH₄⁺-N進(jìn)行沉淀處理后，產(chǎn)生的沉淀以磷酸銨鎂為主，其含量高于85%，可作為優(yōu)質(zhì)的農(nóng)用緩釋肥得以回收，因此實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)的理念，同時也降低處理成本。

三、煤制氣工藝產(chǎn)生的灰水約四分之三重新進(jìn)入激冷水系統(tǒng)回到氣化爐中，由于其硬度常常在1200-1460mg/L之間，遠(yuǎn)超過在25℃時二者混合后的飽和水溶液的硬度323.1mg/L(以CaCO₃計)，因此造成生產(chǎn)中輸送管線結(jié)垢嚴(yán)重，對生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行影響很大。本專利方法中，MAP沉淀法對Ca²⁺離子有共沉淀作用，通過調(diào)節(jié)投藥量和反應(yīng)pH值，在去除NH₄⁺-N同時也高效率去除Ca²⁺、Mg²⁺，將硬度降低到200mg/L，控制在不易結(jié)垢的安全范圍，因此極大地提高了灰水作為氣化爐激冷水的水質(zhì)，解決激冷水處理系統(tǒng)容易結(jié)垢問題，使設(shè)備檢修周期延長約6個月以上。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

請參閱圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例中，一種德士古氣化爐灰水資源化利用系統(tǒng)，包括黑水沉降槽1、MAP反應(yīng)沉淀池2、灰水收集槽3和過濾機(jī)給料池5，所述黑水沉降槽1的底部出口連接過濾機(jī)給料池5，過濾機(jī)給料池5的出口通過過濾機(jī)給料泵6連接粗渣過濾機(jī)7，黑水沉降槽1的上部出水口連接MAP反應(yīng)沉淀池2，MAP反應(yīng)沉淀池2的上部排水口連接排水泵17，排水泵17的出水口連接灰水收集槽3的底部進(jìn)水口，灰水收集槽3的溢流堰出口連接激冷水進(jìn)水泵20，MAP反應(yīng)沉淀池2底部的沉淀出口連接沉淀收集池8。

上述，黑水沉降槽1的上部出水口通過閥門連接MAP反應(yīng)沉淀池2的底部進(jìn)水口，黑水沉降槽1的底部通過沉降槽閥門4連接過濾給料池5。

上述，MAP反應(yīng)沉淀池2內(nèi)設(shè)有攪拌器11，在入水量達(dá)到池體積的四分之一后，開啟攪拌器11，控制轉(zhuǎn)速為300-350rpm，在進(jìn)水和加藥都完成后繼續(xù)攪拌10min后，調(diào)整攪拌器11轉(zhuǎn)速為150-200rpm，繼續(xù)攪拌20-30min。

上述，MAP反應(yīng)沉淀池2的頂部設(shè)置加鎂鹽管12、加磷鹽管13、加NaOH管14和第一pH值檢測器15，所述的鎂鹽為化學(xué)純、分析純或工業(yè)用MgCl₂、MgSO₄和MgO中的一種，配制成飽和溶液或任意濃度后通過鎂鹽管13投加，加入量控制在與加入磷鹽的摩爾比為1.2:1--1.5:1；所述的磷鹽為化學(xué)純、分析純或工業(yè)用NaH₂PO₄、Na₂HPO₄、Na₃PO₄、KH₂PO₄、K₂HPO₄和H₃PO₄中的一種，配制成飽和溶液或任意濃度后通過磷鹽管12投加，加入量控制在與灰水中NH₄⁺-N的摩爾比為0.6:1--1.1:1。在投藥完成后通過第一pH值檢測器15檢測反應(yīng)溶液pH值，通過加NaOH管14加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液pH值不低于9.0。在攪拌條件下灰水中PO₄^3–和NH₄⁺、Ca²⁺、Mg²⁺離子充分反應(yīng)，生成MAP、HAP等形式的沉淀，使得灰水中NH₄⁺-N去除率達(dá)到60-85%，、硬度去除率達(dá)到85-90%以上，將硬度降低到200mg/L以下，控制在不易結(jié)垢的安全范圍。

上述，MAP反應(yīng)沉淀池2底部排出管路設(shè)置排泥閥16。在MAP反應(yīng)沉淀池2中灰水排放完后，打開底部排泥閥16，沉淀進(jìn)入沉淀收集池8。

上述，灰水收集槽3一側(cè)設(shè)有加酸管18，灰水收集槽3的排水口處設(shè)有第二PH檢測器19，所述的酸可以是任意濃度的鹽酸或硫酸，將灰水收集槽3出水pH值調(diào)節(jié)到9.0以下。所述的加酸管18設(shè)置在灰水收集槽3的灰水入水口，以射流方式和入口處灰水混合，借助水流湍流作用充分混勻，所述的第二pH檢測器19設(shè)置在灰水收集槽3的排水口處。

上述，沉淀收集池8通過給料泵9連接MAP回收裝置10，當(dāng)MAP反應(yīng)沉淀池2排放完灰水后，打開底部沉淀出口閥門16后，沉淀進(jìn)入沉淀收集池8，通過給料泵9進(jìn)入MAP回收裝置10，由于德士古氣化爐煤的氣化過程分解較為完全，有機(jī)質(zhì)含量低，經(jīng)過黑水沉降槽1沉淀后，水質(zhì)較為清澈透明，SS僅為20-60mg/L，因此MAP反應(yīng)沉淀池2產(chǎn)生的沉淀為白色。所述的MAP回收裝置10是指中國專利“一種對廢水氮磷進(jìn)行鳥糞石資源化回收的裝置”（201420458242.0），沉淀經(jīng)過MAP回收裝置10脫水干燥后，磷酸銨鎂含量高于85%，可作為優(yōu)質(zhì)的農(nóng)用緩釋肥得以回收，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)的理念，同時也降低處理成本。

上述，MAP反應(yīng)沉淀池2為間歇式操作，生產(chǎn)中根據(jù)實(shí)際產(chǎn)水量和反應(yīng)器容積，配置2-4臺以上。

磷酸銨鎂（MAP）沉淀法是目前對污水溶解性NH₄⁺-N去除最為快速高效的一種方法，具有使廢水氮磷資源化技術(shù)優(yōu)勢。其作用原理為：污水或溶液中有Mg²⁺、PO₄^3–、NH₄⁺三種離子存在時，且離子濃度積大于MgNH₄PO₄·6H₂O溶度積常數(shù)時，有MgNH₄PO₄·6H₂O產(chǎn)生，方程式為：Mg²⁺+PO₄^3–+NH₄⁺+6H₂O?MgNH₄PO₄·6H₂O↓。MgNH₄PO₄·6H₂O為白色，俗稱為鳥糞石（MAP），是一種化工原料或農(nóng)業(yè)緩釋肥料。在反應(yīng)pH值大于8.0時，水中有Ca²⁺離子存在時，Ca²⁺離子轉(zhuǎn)化為Ca₅OH(PO4)₃(HAP)。德士古煤制氣工藝產(chǎn)生的灰水中NH₄⁺-N濃度常常在280-400mg/L，屬于中低濃度，不易用汽提、萃取、精餾等方法脫除，否則成本高效益低。而且德士古爐由于氣化溫度壓力高，工藝廢水中有害成分較簡單，幾乎不含油和酚類物質(zhì)，COD含量較低，往往在800-1200mg/L，因此本實(shí)用新型用MAP沉淀法改造現(xiàn)行灰水循環(huán)系統(tǒng)，最終對NH₄⁺-N、Ca²⁺、Mg²⁺離子有極高的去除率，極大地提高了灰水回用氣化爐激冷水的水質(zhì)，使設(shè)備檢修周期延長約6個月以上，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)的理念。

應(yīng)用例一：

以中國石油化工股份有限公司茂名分公司德士古氣化爐煤制氫工藝產(chǎn)生的灰水為實(shí)施對象，經(jīng)黑水沉降槽沉淀后的灰水中含Ca²⁺1150-1300mg/L、Mg²⁺120-150mg/L、NH₄⁺-N292.8-358.7mg/L，COD988.6-1023.2mg/L、SS為26-40mg/L、pH值8.1-8.34，黑水沉降槽出水進(jìn)入MAP反應(yīng)沉淀池，在入水量達(dá)到池體積的四分之一后，開啟池中攪拌器，控制轉(zhuǎn)速為300-350rpm，并打開加鎂鹽管，約10min后加藥完成，加入量控制在與加入磷鹽的摩爾比為1.2:1--1.5:1，攪拌10-15min后，打開加磷鹽管，約10min后加藥完成，加入量控制在與灰水中NH₄⁺-N的摩爾比為0.6:1--1.1:1，通過加NaOH管加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液pH值不低于9.0，保持?jǐn)嚢?。在進(jìn)水和加藥都完成后調(diào)整攪拌器轉(zhuǎn)速為150-200rpm，繼續(xù)攪拌20-30min。同時開啟另一臺MAP反應(yīng)沉淀池，進(jìn)行同樣操作。在MAP反應(yīng)沉淀池停止攪拌并靜置1.5-2h后，開啟與其上部排水口相連的排水泵，通過排水泵將沉淀后的灰水排入灰水收集槽中，此時對灰水監(jiān)測指標(biāo)為：NH₄⁺-N43.6-127.1mg/L、硬度為101.3-153.4mg/L、COD993.5-1100.4mg/L、pH值8.9-9.89，因此在經(jīng)過沉淀反應(yīng)后灰水水中NH₄⁺-N、Ca²⁺、Mg²⁺離子被大幅度去除，水質(zhì)被顯著改善。當(dāng)灰水排入灰水收集槽入口處時通過加酸管加入鹽酸，由于水流的湍流作用，鹽酸與灰水在灰水收集槽里充分混勻，出水口灰水pH值達(dá)到8.97-9.01，約四分之三通過激冷水泵進(jìn)入激冷水管線系統(tǒng)后到氣化爐回用，其余部分進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。

本系統(tǒng)中有兩類沉淀，一類是在MAP反應(yīng)沉淀池中產(chǎn)生的沉淀，PO₄^3–和灰水中NH₄⁺-N、Ca²⁺、Mg²⁺離子在攪拌條件下充分反應(yīng)，生成MAP、HAP等形式的沉淀，沉淀為白色。當(dāng)MAP反應(yīng)沉淀池排放完灰水后，打開底部沉淀出口閥門，沉淀進(jìn)入沉淀收集池，通過給料泵進(jìn)入MAP回收裝置。由于灰水SS濃度小，所以沉淀以MAP為主要成分，經(jīng)測定沉淀中MAP含量高于85%，可作為優(yōu)質(zhì)的農(nóng)用緩釋肥得以回收，因此實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)的理念，同時也降低處理成本。另一類沉淀是黑水沉降槽產(chǎn)生的粗渣，在槽底部收集后排入過濾機(jī)給料池中，再由過濾機(jī)給料泵送入粗渣過濾機(jī)中進(jìn)行過濾，最后粗渣進(jìn)行外排或利用。

本系統(tǒng)流程簡單、易于操作，是一種快速高效去除灰水NH₄⁺-N和Ca²⁺、Mg²⁺離子的新型灰水處理系統(tǒng)，使設(shè)備檢修周期延長約6個月以上，且通過中國專利201420458242.0對污泥中磷氮資源進(jìn)行回收可降低操作成本，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)的理念。

應(yīng)用例二：

以廣東湛江中科廣東煉化德士古氣化爐煤制氫工藝產(chǎn)生的灰水為實(shí)施對象，經(jīng)黑水沉降槽沉淀后的灰水中含Ca²⁺1009.5-1290.2mg/L、Mg²⁺90-130mg/L、NH₄⁺-N272.4-338.9mg/L，COD787.6-1009.9mg/L、SS為25-38mg/L、pH值8.1-8.42，黑水沉降槽出水進(jìn)入MAP反應(yīng)沉淀池，在入水量達(dá)到池體積的四分之一后，開啟池中攪拌器，控制轉(zhuǎn)速為300-350rpm，并打開加鎂鹽管，約10min后加藥完成，加入量控制在與加入磷鹽的摩爾比為1.2:1--1.5:1，攪拌10-15min后，打開加磷鹽管，約10min后加藥完成，加入量控制在與灰水中NH₄⁺-N的摩爾比為0.6:1--1.1:1，通過加NaOH管加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液pH值不低于9.0，保持?jǐn)嚢琛Ｔ谶M(jìn)水和加藥都完成后調(diào)整攪拌器轉(zhuǎn)速為150-200rpm，繼續(xù)攪拌20-30min。同時開啟另一臺MAP反應(yīng)沉淀池，進(jìn)行同樣操作。在MAP反應(yīng)沉淀池停止攪拌并靜置1.5-2h后，開啟與其上部排水口相連的排水泵，通過排水泵將沉淀后的灰水排入灰水收集槽中，此時對灰水監(jiān)測指標(biāo)為：NH₄⁺-N31.3-106.4mg/L、硬度為96.3-122.4mg/L、COD643.2-1100.6mg/L、pH值8.9-9.89，因此在經(jīng)過沉淀反應(yīng)后灰水中NH₄⁺-N、Ca²⁺、Mg²⁺離子被大幅度去除，水質(zhì)被顯著改善。當(dāng)灰水排入灰水收集槽入口處時通過加酸管加入鹽酸，由于水流的湍流作用，鹽酸與灰水在灰水收集槽里充分混勻，出水口灰水pH值達(dá)到8.96-9.01，約四分之三通過激冷水泵進(jìn)入激冷水管線系統(tǒng)后到氣化爐回用，其余部分進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。

本系統(tǒng)中有兩類沉淀，一類是在MAP反應(yīng)沉淀池中產(chǎn)生的沉淀，PO₄^3–和灰水中NH₄⁺-N、Ca²⁺、Mg²⁺離子在攪拌條件下充分反應(yīng)，生成MAP、HAP等形式的沉淀，沉淀為白色。當(dāng)MAP反應(yīng)沉淀池排放完灰水后，打開底部沉淀出口閥門，沉淀進(jìn)入沉淀收集池，通過給料泵進(jìn)入MAP回收裝置。由于灰水SS濃度小，所以沉淀以MAP為主要成分，經(jīng)測定沉淀中MAP含量高于85%，可作為優(yōu)質(zhì)的農(nóng)用緩釋肥得以回收，因此實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)的理念，同時也降低處理成本。另一類沉淀是黑水沉降槽產(chǎn)生的粗渣，在槽底部收集后排入過濾機(jī)給料池中，再由過濾機(jī)給料泵送入粗渣過濾機(jī)中進(jìn)行過濾，最后粗渣進(jìn)行外排或利用。

本系統(tǒng)流程簡單、易于操作，是一種快速高效去除灰水NH₄⁺-N和Ca²⁺、Mg²⁺離子的新型灰水處理系統(tǒng)，使設(shè)備檢修周期延長約6個月以上，且通過中國專利201420458242.0對污泥中磷氮資源進(jìn)行回收可降低操作成本，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)的理念。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個實(shí)施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。