申请日2016.11.22
公开(公告)日2017.06.06
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种高效的德士古炉煤制氢废水资源化处理与回用系统，包括黑水沉降槽、Ca2+反应沉淀池、MAP反应沉淀池、生物处理系统和过滤处理系统，所述黑水沉降槽的上部出水口通过一号排水泵连接Ca2+反应沉淀池，Ca2+反应沉淀池通过二号排水泵连接MAP反应沉淀池，MAP反应沉淀池的上部出水口通过三号排水泵连接生物处理系统;生物处理系统连接过滤处理系统;本实用新型能够高效去除废水中NH4+‑N和Ca2+、Mg2+离子，在此基础上，利用O3强氧化能力对二沉池后出水进行深度氧化，可将COD降低到30mg/L以下，再通过活性炭吸附以及反渗透技术除盐后加以利用，值得大力推广。
权利要求书
1.一种高效的德士古炉煤制氢废水资源化处理与回用系统，包括黑水沉降槽、Ca2+反应沉淀池、MAP反应沉淀池、生物处理系统和过滤处理系统，其特征在于，所述黑水沉降槽的上部出水口通过一号排水泵连接Ca2+反应沉淀池，Ca2+反应沉淀池通过二号排水泵连接MAP反应沉淀池，MAP反应沉淀池的上部出水口通过三号排水泵连接生物处理系统的厌氧处理单元;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四号排水泵连接好氧处理单元，好氧处理单元的上部排水口通过管道连接二沉池，而二沉池上部出水口分为两路，一路通过污水回流管连接厌氧处理单元的进水口，另一路连接过滤处理系统，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;过滤处理系统由BAF滤池、砂滤池、臭氧氧化塔、活性炭滤池、集水槽、反渗透装置和清水池组成，其中BAF滤池通过泵连接二沉池，BAF滤池、砂滤池、臭氧氧化塔依次通过泵连接，臭氧氧化塔的底部通过泵连接臭氧发生器，臭氧氧化塔的顶部出水口通过泵连接活性炭滤池，活性炭滤池、集水槽、反渗透装置依次通过泵连接，反渗透装置通过管道与清水池连接。
2.根据权利要求1所述的高效的德士古炉煤制氢废水资源化处理与回用系统，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。
3.根据权利要求1所述的高效的德士古炉煤制氢废水资源化处理与回用系统，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一号给料泵连接沉淀过滤机。
4.根据权利要求1所述的高效的德士古炉煤制氢废水资源化处理与回用系统，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二号给料泵连接MAP回收装置。
5.根据权利要求1所述的高效的德士古炉煤制氢废水资源化处理与回用系统，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。
6.根据权利要求1所述的高效的德士古炉煤制氢废水资源化处理与回用系统，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和二号pH检测器。
7.根据权利要求1所述的高效的德士古炉煤制氢废水资源化处理与回用系统，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挡板。
说明书
一种高效的德士古炉煤制氢废水资源化处理与回用系统
技术领域
本实用新型涉及工业废水处理技术领域，尤其是一种高效的德士古炉煤制氢废水资源化处理与回用系统。
背景技术
我国煤炭产量居世界第一，大力发展煤化工是我国应对能源危机的战略目标。煤制气是煤化工发展的龙头，氢气是炼油、石化和煤化工行业的重要原料，目前正由传统的以天然气和炼厂干气为原料制氢向煤制氢转换。2013年后我国茂名、淄博、九江、南京、安庆等炼油厂建设了多套德士古(GE)煤制氢气装置。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。由于采用高压气化工艺，煤分解较为完全，废水有机物浓度较低，几乎不含焦油和酚、氰化物，水质比较简单，具有明显的环保优势。但煤气化工艺都存在耗水量大、废水排放量大的环保问题，制约着我国炼油业的进一步发展。因此研究废水的处理技术和回用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。灰水含NH4+-N280-400mg/L、COD800-1200mg/L、Ca2+1200-1400mg/L、Mg2+100-200mg/L。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生化处理系统。目前常用的生化工艺是A/O系统，虽然GE煤制氢废水不似鲁奇炉工艺废水的成分复杂、COD难以降解，但由于碳氮比低，在实际处理过程中存在生化系统运行不稳定，污泥容易膨胀，总氮难以去除、浓度超标，为降总氮回流比高、常常为16:1、造成耗能高的现象。而且废水中高浓度Ca2+、Mg2+离子远高于混合饱和水溶液硬度323.1mg/L(以CaCO3计)，所以造成回用管线和输水管线结垢严重的现象。现行的煤制气废水处理技术和回用技术，如中国专利：201310220988.8、201010546162.7、201110030443.1、201020679280.0、201410187662.4，等等，均针对鲁奇炉高浓度有机废水，处理流程长、非常复杂，不适于德士古气化炉水质问题，而且目前专利技术中没有对氨氮和Ca2+、Mg2+离子进行回收利用。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种能够高效去除废水中NH4+-N和Ca2+、Mg2+离子，在此基础上，利用O3强氧化能力对二沉池后出水进行深度氧化，可将COD降低到30mg/L以下，再通过活性炭吸附以及反渗透技术除盐后加以利用的的高效的德士古炉煤制氢废水资源化处理与回用系统。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高效的德士古炉煤制氢废水资源化处理与回用系统，包括黑水沉降槽、Ca2+反应沉淀池、MAP反应沉淀池、生物处理系统和过滤处理系统，所述黑水沉降槽的上部出水口通过一号排水泵连接Ca2+反应沉淀池，Ca2+反应沉淀池通过二号排水泵连接MAP反应沉淀池，MAP反应沉淀池的上部出水口通过三号排水泵连接生物处理系统的厌氧处理单元;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四号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，而二沉池上部出水口分为两路，一路通过污水回流管连接厌氧处理单元的进水口，另一路连接过滤处理系统，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;过滤处理系统由BAF滤池、砂滤池、臭氧氧化塔、活性炭滤池、集水槽、反渗透装置和清水池组成，其中BAF滤池通过泵连接二沉池，BAF滤池、砂滤池、臭氧氧化塔依次通过泵连接，臭氧氧化塔的底部通过泵连接臭氧发生器，臭氧氧化塔的顶部出水口通过泵连接活性炭滤池，活性炭滤池、集水槽、反渗透装置依次通过泵连接，反渗透装置通过管道与清水池连接。
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一号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二号给料泵连接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和二号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挡板。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该高效的德士古炉煤制氢废水资源化处理与回用系统具有以下优点：一、德士古气化炉煤制氢废水NH4+-N浓度为280-400mg/L，COD为800-1200mg/L，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。本系统中通过MAP沉淀技术后NH4+-N去除率达到60-90%，显著降低后续处理负荷，原碳氮比3:1提高到8:1以上，大幅提高生化效果，使原A/O回流比16:1降低到0.5:1-2.0:1，同时TN减排提高20-30%以上，确保NH4+-N、TN达标排放和生化系统稳定运行。
二、对煤制氢工艺废水中NH4+-N、Ca2+、Mg2+离子进行沉淀处理后，产生的沉淀以CaCO3和磷酸铵镁为主，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。由于将废水硬度降低到150mg/L以下，控制在不易结垢的安全范围，因此极大地改善了废水水质，为后续回用处理奠定了基础。
三、本实用新型中对废水NH4+-N、Ca2+、Mg2+离子的去除，保证了二级生化处理水质达到«炼焦化学工业污染物排放标准(GB16171-2012)»。在此基础上，利用O3强氧化能力对二沉池出水进行深度氧化，可将COD降低到30mg/L以下，再通过活性炭吸附以及反渗透技术除盐后，得到高质量的回用水，水质达到石油化工给水水质标准(SH3099-2000)和循环冷却水用再生水水质标准(HG/T3923-2007)，为煤化工废水节能减排做出贡献。