申请日2016.11.22
公开(公告)日2017.06.06
IPC分类号C02F9/14; C02F101/16; C02F103/34
摘要
一种德士古炉煤制气废水高效资源化的生化处理系统，包括黑水沉降槽、Ca2+反应沉淀池、集水槽、MAP反应沉淀池和生物处理系统，所述黑水沉降槽的上部出水口通过沉降槽上阀门连接第一排水泵的进口，第一排水泵的出口连接Ca2+反应沉淀池的下部进水口，Ca2+反应沉淀池的上部出水口通过第二排水泵连接集水槽，集水槽通过第三排水泵连接MAP反应沉淀池，MAP反应沉淀池通过第四排水泵连接生物处理系统中的厌氧处理单元;本实用新型能够实现对NH4+‑N、Ca2+、Mg2+离子高效去除和回收利用的目标，同时极大地降低废水硬度，改善水质容易结垢问题，使设备检修周期延长约6个月以上，实现循环经济和清洁生产的理念。
权利要求书
1.一种德士古炉煤制气废水高效资源化的生化处理系统，包括黑水沉降槽、Ca2+反应沉淀池、集水槽、MAP反应沉淀池和生物处理系统，其特征在于，所述黑水沉降槽的上部出水口通过沉降槽上阀门连接第一排水泵的进口，第一排水泵的出口连接Ca2+反应沉淀池的下部进水口，Ca2+反应沉淀池的上部出水口通过第二排水泵连接集水槽，集水槽通过第三排水泵连接MAP反应沉淀池，MAP反应沉淀池通过第四排水泵连接生物处理系统中的厌氧处理单元;生物处理系统由厌氧处理单元、好氧处理单元和二沉池组成，其中厌氧处理单元的排水口通过第五排水泵连接好氧处理单元，好氧处理单元的的上部排水口通过管道连接二沉池，而二沉池上部通过污水回流管连接厌氧处理单元的进水口，二沉池底部通过污泥回流管连接厌氧处理单元和好氧处理单元。
2.根据权利要求1所述的一种德士古炉煤制气废水高效资源化的生化处理系统，其特征在于，所述黑水沉降槽的底部排渣口处安装沉降槽下阀门。
3.根据权利要求1所述的一种德士古炉煤制气废水高效资源化的生化处理系统，其特征在于，所述Ca2+反应沉淀池的底部通过一号排泥阀连接一号沉淀收集池，一号沉淀收集池通过过滤机给料泵连接沉淀过滤机。
4.根据权利要求1所述的一种德士古炉煤制气废水高效资源化的生化处理系统，其特征在于，所述MAP反应沉淀池的底部通过二号排泥阀连接二号沉淀收集池，二号沉淀收集池通过给料泵连接MAP回收装置。
5.根据权利要求1所述的一种德士古炉煤制气废水高效资源化的生化处理系统，其特征在于，所述污泥回流管通过一号回流阀门连接好氧处理单元，通过二号回流阀门连接厌氧处理单元，污泥回流管通过回流管阀连接二沉池的排出管道;污水回流管上设有污水回流阀。
6.根据权利要求1所述的一种德士古炉煤制气废水高效资源化的生化处理系统，其特征在于，所述Ca2+反应沉淀池和MAP反应沉淀池内分别设有一号搅拌器和二号搅拌器。
7.根据权利要求1所述的一种德士古炉煤制气废水高效资源化的生化处理系统，其特征在于，所述Ca2+反应沉淀池顶部设置加NaOH管和加Na2CO3管，MAP反应沉淀池顶部设置加镁盐管、加磷盐管、加NaOH管和一号pH值检测器;厌氧处理单元的进水口设置加酸管，顶部设有二号pH检测器。
8.根据权利要求1所述的一种德士古炉煤制气废水高效资源化的生化处理系统，其特征在于，所述厌氧处理单元在进水口端池长的五分之一处设置隔水墙，将厌氧处理单元分成两个池子，在靠近进水口端的池子中设置数个挡板。
说明书
一种德士古炉煤制气废水高效资源化的生化处理系统
技术领域
本实用新型涉及工业废水处理技术领域，尤其是一种德士古炉煤制气废水高效资源化的生化处理系统。
背景技术
由于全球范围石油资源的日益紧缺，近年来我国煤化工成为经济发展的战略重点，特别是以生产洁净能源(如氢气、甲烷、甲醇等)或替代石油化工产品(如乙烯原料、聚丙烯原料、二甲醚等)为主的新型煤化工的产业发展势头强劲。其中德士古(GE)水煤浆气化技术是目前国内外应用较为成功的煤气化技术之一，在我国已经有30多年的应用历史，2013年后茂名、淄博、九江、南京、安庆等炼油厂建设了一系列大规模GE煤制氢气化装置。但煤气化工艺都存在耗水量大、废水排放量大的环保问题，而且废水水质由煤原料和不同气化工艺决定，如褐煤、烟煤、无烟煤、焦炭以及不同煤气化工艺：固定床(鲁奇炉)、流化床(温克勒炉)和气流床(德士古炉)等，废水水质有很大的差别。因此研究废水的处理技术不仅可以实现废水资源的回收利用，节约水资源，而且对于环境保护具有重要意义。
从GE气化炉、洗涤塔底部直接排出温度、压力较高的工艺水，颜色发黑，含固量10-15%、且溶有H2S、CO2、NH3等气体称为黑水;黑水经多级闪蒸后进入沉降槽，经过絮凝澄清处理后的出水为灰水，其含固量进一步降低、H2S、CO2、NH3等气体含量均降低。为了降低工艺耗水量，有近四分之三的灰水用作激冷水又回用到气化炉中，剩余部分的灰水排入污水处理系统。但由于灰水中除了溶解性高浓度NH4+-N，还含有Ca2+1200-1400mg/L、Mg2+100-200mg/L，二者远高于混合饱和水溶液硬度323.1mg/L(以CaCO3计)，所以造成激冷水管线和输水管线结垢严重，每台气化炉运行30-50天，管道内壁结垢厚约2-5cm。生产过程中各大煤化工企业均发生过由于管线严重结垢而被迫全线停车检修的经历。另外，废水排入污水处理系统后，高浓度NH4+-N造成碳氮比低，并不利于后续生化处理。目前常用的生化工艺是A/O系统，实际过程中存在生化系统运行不稳定，污泥容易膨胀，总氮浓度超标、难以去除，为降总氮造成回流比高、常常为16:1，所以耗能高的现象。但现行的煤气化废水处理技术，如中国专利：201310220988.8、201010546162.7、201110030443.1、201020679280.0，等等，均针对鲁奇炉高浓度有机废水，处理流程非常复杂，不适于德士古气化炉水质问题。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种能够实现对NH4+-N、Ca2+、Mg2+离子高效去除和回收利用的目标，同时极大地降低废水硬度，改善水质容易结垢问题，使设备检修周期延长约6个月以上，实现循环经济和清洁生产的理念的德士古炉煤制气废水高效资源化的生化处理系统。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种德士古炉煤制气废水高效资源化的生化处理系统，包括黑水沉降槽、Ca2+反应沉淀池、集水槽、MAP反应沉淀池和生物处理系统，所述黑水沉降槽的上部出水口通过沉降槽上阀门连接第一排水泵的进口，第一排水泵的出口连接Ca2+反应沉淀池的下部进水口，Ca2+反应沉淀池的上部出水口通过第二排水泵连接集水槽，集水槽通过第三排水泵连接MAP反应沉淀池，MAP反应沉淀池通过第四排水泵连接生物处理系统中的厌氧处理单元;生物处理系统由厌氧处理单元、好氧处理单元和二沉池组成，其中厌氧处理单元的排水口通过第五排水泵连接好氧处理单元，好氧处理单元的的上部排水口通过管道连接二沉池，而二沉池上部通过污水回流管连接厌氧处理单元的进水口，二沉池底部通过污泥回流管连接厌氧处理单元和好氧处理单元。
作为本实用新型的进一步方案：所述黑水沉降槽的底部排渣口处安装沉降槽下阀门。
作为本实用新型的进一步方案：所述Ca2+反应沉淀池的底部通过一号排泥阀连接一号沉淀收集池，一号沉淀收集池通过过滤机给料泵连接沉淀过滤机。
作为本实用新型的进一步方案：所述MAP反应沉淀池的底部通过二号排泥阀连接二号沉淀收集池，二号沉淀收集池通过给料泵连接MAP回收装置。
作为本实用新型的进一步方案：所述污泥回流管通过一号回流阀门连接好氧处理单元，通过二号回流阀门连接厌氧处理单元，污泥回流管通过回流管阀连接二沉池的排出管道;污水回流管上设有污水回流阀。
作为本实用新型的进一步方案：所述Ca2+反应沉淀池和MAP反应沉淀池内分别设有一号搅拌器和二号搅拌器。
作为本实用新型的进一步方案：所述Ca2+反应沉淀池顶部设置加NaOH管和加Na2CO3管，MAP反应沉淀池顶部设置加镁盐管、加磷盐管、加NaOH管和一号pH值检测器;厌氧处理单元的进水口设置加酸管，顶部设有二号pH检测器。
作为本实用新型的进一步方案：所述厌氧处理单元在进水口端池长的五分之一处设置隔水墙，将厌氧处理单元分成两个池子，在靠近进水口端的池子中设置数个挡板。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该德士古炉煤制气废水高效资源化的生化处理系统具有以下优点：一、德士古气化炉煤制氢工艺废水中NH4+-N浓度为280-400mg/L，COD为800-1200 mg/L，其硬度常常在1200-1460mg/L之间，远超过在25℃时二者混合后的饱和水溶液的硬度323. 1mg /L ( 以CaCO3计)，因此生产中输送管线结垢严重，对生产影响很大。本专利首先对Ca2+离子进行沉淀处理后，进一步通过MAP沉淀技术协同作用，将硬度降低到60-150mg/L以下，极大地降低废水硬度，改善水质容易结垢问题，使设备检修周期延长约6个月以上。
二、由于现行系统废水碳氮比低，造成生化系统氨氮处理不易达标、且总氮超标的现象严重。本专利中通过控制MAP沉淀条件，使废水NH4+-N去除率高达60-90%，因此显著降低后续生化处理系统的NH4+-N负荷，原碳氮比3:1提高到8:1以上，原A/O回流比16:1降低到0.5:1-2.0:1，使总氮减排提高20-30%以上，大幅提高生化效果，确保NH4+-N、TN达标排放和系统稳定运行，并显著降低能耗，降低了废水处理成本。
三、本专利对Ca2+、Mg2+离子和NH4+-N分别沉淀，产生的沉淀以CaCO3和磷酸铵镁MAP为主，其CaO含量高于52%，MgNH4PO4·6H2O含量高于97%，得到了高品质的建筑材料和优质的化工原料或农用缓释肥得以回收，因此实现循环经济和清洁生产的理念。