一种德士古炉煤制气废水高效资源化的生化处理系统的制作方法

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。

技术实现要素：

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280-400 mg/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。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的厌氧处理单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型实施例中，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1、Ca²⁺反应沉淀池2、集水槽3、MAP反应沉淀池4和生物处理系统，所述黑水沉降槽1的上部出水口通过沉降槽上阀门9连接第一排水泵10的进口，第一排水泵10的出口连接Ca²⁺反应沉淀池2的下部进水口，Ca²⁺反应沉淀池2的上部出水口通过第二排水泵18连接集水槽3，集水槽3通过第三排水泵19连接MAP反应沉淀池4，MAP反应沉淀池4通过第四排水泵29连接生物处理系统中的厌氧处理单元5；生物处理系统由厌氧处理单元5、好氧处理单元6和二沉池7组成，其中厌氧处理单元5的排水口通过第五排水泵34连接好氧处理单元6，好氧处理单元6的的上部排水口通过管道连接二沉池7，而二沉池7上部通过污水回流管35连接厌氧处理单元5的进水口，二沉池7底部通过污泥回流管40连接厌氧处理单元5和好氧处理单元6。

上述，黑水沉降槽1的底部排渣口处安装沉降槽下阀门8。

上述，Ca²⁺反应沉淀池2的底部通过一号排泥阀14连接一号沉淀收集池15，一号沉淀收集池15通过过滤机给料泵16连接沉淀过滤机17。

上述，MAP反应沉淀池4的底部通过二号排泥阀25连接二号沉淀收集池26，二号沉淀收集池26通过给料泵27连接MAP回收装置28。

上述，污泥回流管40通过一号回流阀门38连接好氧处理单元6，通过二号回流阀门39连接厌氧处理单元5，污泥回流管通过回流管阀37连接二沉池7的排出管道；污水回流管35上设有污水回流阀36。

上述，Ca²⁺反应沉淀池2和MAP反应沉淀池4内分别设有一号搅拌器11和二号搅拌器20。

上述，Ca²⁺反应沉淀池2顶部设置加NaOH管12和加Na₂CO₃管13，MAP反应沉淀池4顶部设置加镁盐管21、加磷盐管22、加NaOH管23和一号pH值检测器24。

上述，在厌氧处理单元5的进水口设置加酸管32，顶部设有二号pH检测器33。

上述，厌氧处理单元5在进水口端池长的五分之一处设置隔水墙30，将厌氧处理单元5分成两个池子，在靠近进水口端的池子中设置数个挡板31。

磷酸铵镁（MAP）沉淀法是目前对污水溶解性NH₄⁺-N去除最为快速高效的一种方法，具有使废水氮磷资源化技术优势。其作用原理为：污水或溶液中有Mg²⁺、PO₄^3–、NH₄⁺三种离子存在时，且离子浓度积大于MgNH₄PO₄·6H₂O溶度积常数时，有MgNH₄PO₄·6H₂O产生，方程式为：Mg²⁺+PO₄^3–+NH₄⁺+6H₂O↔MgNH₄PO₄·6H₂O↓。MgNH₄PO₄·6H₂O为白色，俗称为鸟粪石（MAP），是一种化工原料或农业缓释肥料。德士古煤制氢工艺产生的废水中NH₄⁺-N浓度常常在280-400mg/L，属于中低浓度，因此不易用汽提、萃取、精馏等方法脱除，否则成本高效益低。而德士古炉气化温度压力高，工艺废水中有害成分较简单，几乎不含油和酚类物质，COD含量较低，往往在800-1200mg/L，因此本实用新型用MAP沉淀技术降低废水NH₄⁺-N含量，改造现行水循环系统，并且通过中国专利“一种对废水氮磷进行鸟粪石资源化回收的装置”（201420458242.0）对沉淀回收作为缓释肥利用。但废水中含有高浓度Ca²⁺离子，在反应pH值大于8.0时，水中就有30%以上的Ca²⁺离子转化为Ca₅OH(PO4)₃(HAP)。煤制氢工艺产生废水量巨大，每小时产出20万标立方米、纯度为97.5%以上、4.8兆帕的工业氢气时，废水产生量约为400吨/h，由于废水量大则每天产生的沉淀量亦非常可观。如预先除去Ca²⁺离子，即可得到高纯度MgNH₄PO₄·6H₂O，是非常有价值的化工原料。因此本专利将两种方法结合在一起，严格控制操作条件，最终实现对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。

本实用新型的结构特点及其原理：黑水沉降槽1上部出水进入Ca²⁺反应沉淀池2，在进水量达到Ca²⁺反应沉淀池2体积的四分之一后，开启一号搅拌器11，控制转速为300-350rpm，打开加NaOH管12至加药完成，同时保持一号搅拌器11继续搅拌15-20min后，打开加NaCO₃管13至加药完成，在进水和加药都完成后继续搅拌30min后，调整搅拌器转速为200-250rpm，并继续搅拌15-20min后，停止一号搅拌器11并静置。一号搅拌器11停止后，开启另一台Ca²⁺反应沉淀池，进行同样操作，不同的Ca²⁺反应沉淀池间歇式交替运行，根据产生的水量和反应池的体积确定需要的Ca²⁺反应沉淀池数量。在一号搅拌器11停止并静置1.5-2h后，开启与Ca²⁺反应沉淀池2上部排水口相连的第二排水泵18，通过第二排水泵18沉淀后的废水被排入集水槽3。当Ca²⁺反应沉淀池2排放完废水后，打开底部沉淀出口阀门14后，沉淀进入一号沉淀收集池15，通过过滤机给料泵16进入沉淀过滤机17。由于德士古气化炉温度高，煤的气化过程分解较为完全，因此经过黑水沉降槽1沉淀后，水质较为清澈透明，SS仅为20-60mg/L，所以沉淀为白色，以CaCO₃为主要成分，经测定CaO含量高于52%，可作为极好的建筑材料得以回收，在沉淀过滤机17过滤后送制砖厂做建材原料。

上述中，黑水沉降槽1底部沉淀即粗渣通过沉降槽下阀门8外排。

上述中，在Ca²⁺反应沉淀池2顶部设置加NaOH管12、加Na₂CO₃管13中，所述的NaOH为化学纯、分析纯或工业用NaOH，配制成饱和溶液或任意浓度后投加，NaOH加入量控制在与废水中Ca²⁺离子的摩尔比为0.3:1—0.5:1，所述的NaCO₃为化学纯、分析纯或工业用NaCO₃，可配制成饱和溶液或任意浓度或固体方式进行投加，Na₂CO₃加入量控制在与废水中Ca²⁺离子的摩尔比为0.85:1--1.00:1。用于溶解固体NaOH、Na₂CO₃的溶剂水可以是二沉池7溢流堰的出水，这样可节约工艺中新鲜水用量，同时减少废水排放总量。NaOH和Na₂CO₃与废水中Ca²⁺、和少量的Mg²⁺离子在搅拌条件下充分反应，生成CaCO₃、Ca(OH)₂、MgCO₃、Mg(OH)₂等形式的沉淀，大幅度降低了废水中结垢离子的浓度。

上述中，集水槽3溢流堰的出水通过第三排水泵19排入MAP反应沉淀池4。在进水量达到MAP反应池4体积的四分之一后，开启二号搅拌器20，控制转速为300-350rpm，打开加镁盐管21至加药完成，保持二号搅拌器20继续搅拌10-15min后，打开加磷盐管22至加药完成，并保持搅拌，在进水和加药都完成后，通过一号pH值检测器24和加NaOH管23，调节反应溶液pH值不低于9.0，在进水和加药都完成后继续搅拌10-15min后，调整二号搅拌器20转速为150-200rpm，搅拌20-30min后，停止二号搅拌器20并静置。二号搅拌器20停止后，开启另一台MAP反应沉淀池，进行同样操作，不同的MAP反应沉淀池间歇式交替运行，根据产生的水量和反应池的体积确定需要的MAP反应沉淀池数量。在二号搅拌器20停止并静置1.5-2h后，开启与MAP反应沉淀池4上部排水口相连的第四排水泵29。

上述中，在MAP反应沉淀池4顶部设置加镁盐管21、加磷盐管22中，加NaOH管23，一号pH值检测器24，所述的镁盐为化学纯、分析纯或工业用MgCl₂、MgSO₄和MgO中的一种，配制成饱和溶液或任意浓度后通过镁盐管21投加，加入量控制在与加入磷盐的摩尔比为1.2:1--1.5:1；所述的磷盐为化学纯、分析纯或工业用NaH₂PO₄、Na₂HPO₄、Na₃PO₄、KH₂PO₄、K₂HPO₄和H₃PO₄中的一种，配制成饱和溶液或任意浓度后通过磷盐管22投加，加入量控制在与废水中NH₄⁺-N的摩尔比为0.6:1--1.1:1。用于溶解镁盐、磷盐、NaOH的溶剂水可以是二沉池7溢流堰的出水，这样可节约工艺中新鲜水用量，同时减少废水排放总量。在投药完成后通过一号pH值检测器24检测反应溶液pH值，通过加NaOH管23加入NaOH溶液，调节反应溶液pH值不低于9.0。在搅拌和碱性条件下废水中PO₄^3–和NH₄⁺、Mg²⁺离子充分反应，生成MAP沉淀，废水中NH₄⁺-N去除率达到60-90%、硬度降低到60-150mg/L，控制在不易结垢的安全范围。

上述中，MAP反应沉淀池4沉淀后废水通过第四排水泵29与来自污水回流管35的回流污水混合后被排入厌氧反应单元5进水口，通过回流水来稀释降低厌氧处理单元3进水pH值，可大幅减少调节进水pH值所需的酸投加量，使厌氧处理单元3加酸量只需理论投加量的1/6-1/11。在厌氧反应单元5进水口端通过加酸管32、二号pH检测器33完成加酸调节的过程后，通过折流段充分混合后废水pH值达到8.5左右进入厌氧反应单元5的厌氧处理段，水力停留时间3.5-4.5h。厌氧处理单元5排水口出水进入好氧处理单元6，溶解氧浓度为2.5-3.0mg/L，好氧处理4-5h后，出水进入二沉池7，二沉池7溢流堰的出水部分排放，一部分通过污水回流管35回流到厌氧处理单元5入水口处，由污水回流阀36控制回流比0.5:1-2.0:1，显著降低了原A/O系统回流比16:1，降低能耗。沉淀池7产生的剩余活性污泥通过污泥回流管40和回流管阀37、一号回流阀门38、二号回流阀门39控制，一部分回到厌氧处理单元5，一部分回到好氧处理单元4，以补充流失的污泥，同时大幅度减少生化系统的污泥排放量。

上述中，当MAP反应沉淀池4排放完废水后，打开底部沉淀出口阀门25后，沉淀进入二号沉淀收集池26，通过过滤机给料泵27进入MAP回收装置28。所述的MAP回收装置28是指中国专利“一种对废水氮磷进行鸟粪石资源化回收的装置”（201420458242.0）。由于经过了前期的沉淀过程，因此MAP反应沉淀池4产生的沉淀非常纯净，为白色，经过MAP回收装置28脱水干燥后，磷酸铵镁含量高于97%，可作为优质的化工原料或农用缓释肥得以回收，实现循环经济和清洁生产的理念，同时也降低后续生化处理成本。

上述中，MAP反应沉淀池4为间歇式操作，生产中根据实际产水量和反应器容积，配置2-4台以上。

上述中，厌氧处理单元5在进水口端约池长的五分之一处设置隔水墙30，将厌氧处理单元5分成两个池子，在进水口端的池中设置挡板31，使水流折流运行，起到充分混匀水流的作用。

上述中，二沉池7溢流堰的一部分出水进入污水回流管35回流到厌氧处理单元5入水口处，与MAP反应沉淀4的来水混合，这种回流方式起到稀释降低厌氧处理单元5进水pH值的效果，可大幅减少调节进水pH值所需的酸投加量，使厌氧处理单元5加酸量只需理论投加量的1/6-1/11。

应用例一：

以中国石油化工股份有限公司茂名分公司德士古气化炉煤制氢工艺产生的废水为实施对象，经黑水沉降槽沉淀后的废水中含Ca²⁺1150-1300mg/L、Mg²⁺120-150mg/L、NH₄⁺-N292.8-358.7mg/L，COD988.6-1023.2mg/L、SS为26-40mg/L、pH值8.1-8.34，黑水沉降槽上部出水进入Ca²⁺反应沉淀池，在进水量达到Ca²⁺反应沉淀池体积的四分之一后，开启搅拌器，控制转速为300-350rpm，打开加NaOH管至加药完成，NaOH加入量控制在与废水中Ca²⁺离子的摩尔比为0.3:1-0.5:1，保持搅拌器搅拌15-20min后，打开加Na₂CO₃管至加药完成，Na₂CO₃加入量控制在与废水中Ca²⁺离子的摩尔比为0.85:1--1.00:1。用二沉池溢流堰的出水溶解Na₂CO₃、NaOH，这样可节约工艺中新鲜水用量，同时减少废水排放总量。在进水和加药都完成后继续搅拌30min后，调整搅拌器转速为200-250rpm，并继续搅拌15-20min后，停止搅拌器并静置。在搅拌器停止并静置1.5-2h后，开启与Ca²⁺反应沉淀池上部排水口相连的排水泵，通过排水泵沉淀后水被排入集水槽。当Ca²⁺反应沉淀池排放完废水后，打开底部沉淀出口阀门后，沉淀进入沉淀收集池，通过过滤机给料泵进入沉淀过滤机，在沉淀过滤机过滤后送制砖厂做建材原料。

集水槽溢流堰的出水通过排水泵排入MAP反应沉淀池，在进水量达到MAP反应池体积的四分之一后，开启搅拌器，控制转速为300-350rpm，打开加镁盐管至加药完成，加入量控制在与加入磷盐的摩尔比为1.2:1--1.5:1，保持搅拌器继续搅拌10-15min后，打开加磷盐管至加药完成，加入量控制在与废水中NH₄⁺-N的摩尔比为0.6:1—1.1:1，并保持搅拌，在进水和加药都完成后，通过pH值检测器和加NaOH管，调节反应溶液pH值不低于9.0。用二沉池溢流堰的出水溶解镁盐、磷盐、NaOH，这样可节约工艺中新鲜水用量，同时减少废水排放总量。在进水和加药都完成后继续搅拌10-15min后，调整搅拌器转速为150-200rpm，搅拌20-30min后，停止搅拌器并静置。在静置1.5-2h后，开启与MAP反应沉淀池上部排水口相连的排水泵，通过排水泵将沉淀后的废水排入厌氧处理单元。此时对废水监测指标为：NH₄⁺-N31.3-80.4mg/L、硬度为46.4-102.2mg/L、COD693.5-1080.7mg/L、pH值8.92-9.99。当MAP反应沉淀池排放完废水后，打开底部沉淀出口阀门，沉淀进入沉淀收集池，通过过滤机给料泵进入MAP回收装置。

沉淀后的废水进入厌氧处理单元时与来自二沉池的回流水混合，废水pH值显著降低，通常下降到pH8.12-8.94，这样无需或大幅减少调节进水pH值所需的酸投加量。通过加酸管加入盐酸，由于厌氧处理单元内挡板的作用，盐酸与废水充分混匀，调节pH值约8.5后，由折流板部分进入厌氧污泥处理部分，停留3.5-4.5h后，由排水口进入好氧处理单元。在好氧处理单元中，控制溶解氧2.5-3.0mg/L，本实验中使用活性污泥法，MLSS为2700-3100mg/L，在好氧处理单元停留4小时后，出水排入二沉池，在二沉池中水力停留时间约为2-3h后，溢流堰出水一部分回流到厌氧反应池，回流比为0.5:1-2.0:1，其余部分外排，此时对废水监测指标为：NH₄⁺-N3.1-6.9mg/L、COD40.8-50.5mg/L、pH值6.83-7.82，达到«炼焦化学工业污染物排放标准（GB16171-2012）»。由于MAP沉淀法对废水NH₄⁺-N预处理，则使废水TN去除率提高20-30%以上，大幅降低处理成本。

本系统中有三类沉淀，一类是黑水沉降槽产生的粗渣，在槽底部收集后进行外排或利用。第二类是Ca²⁺反应沉淀池产生的沉淀，进入沉淀收集池，通过过滤机给料泵进入沉淀过滤机，在沉淀过滤机过滤后送制砖厂做建材原料。由于黑水沉降槽沉淀后水质较为清澈透明，SS仅为26-40mg/L，所以沉淀以CaCO₃为主要成分，白色，经测定CaO含量高于52%，可作为极好的建筑材料得以回收。第三类是在MAP反应沉淀池中产生的沉淀，PO₄^3–和废水中NH₄⁺-N、Mg²⁺离子在搅拌和碱性条件下充分反应，生成MAP、白色沉淀。由于经过了前期的除Ca²⁺沉淀，浊度小于6NTU、SS含量低于20mg/L，所以沉淀以MAP为主要成分，经测定沉淀中MAP含量高于97%，可作为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，同时也降低后续生化处理成本。

本系统流程简单、易于操作，极大地降低了现行A/O系统回流比，确保生化系统外排废水NH₄⁺-N、TN达标排放和稳定运行，同时快速高效回收废水NH₄⁺-N和Ca²⁺、Mg²⁺资源，实现循环经济和清洁生产的理念，由于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。

应用例二：

以广东湛江中科广东炼化德士古气化炉煤制氢工艺产生的废水为实施对象，经黑水沉降槽沉淀后的废水中含Ca²⁺1009.5-1290.2mg/L、Mg²⁺90-130mg/L、NH₄⁺-N272.4-338.9mg/L，COD787.6-1009.9mg/L、SS为25-38mg/L、pH值8.1-8.42，黑水沉降槽上部出水进入Ca²⁺反应沉淀池，在进水量达到Ca²⁺反应沉淀池体积的四分之一后，开启搅拌器，控制转速为300-350rpm，打开加NaOH管至加药完成，NaOH加入量控制在与废水中Ca²⁺离子的摩尔比为0.3:1-0.5:1，保持搅拌器搅拌15-20min后，打开加Na₂CO₃管至加药完成，Na₂CO₃加入量控制在与废水中Ca²⁺离子的摩尔比为0.85:1--1.00:1。用二沉池溢流堰的出水溶解Na₂CO₃、NaOH，这样可节约工艺中新鲜水用量，同时减少废水排放总量。在进水和加药都完成后继续搅拌30min后，调整搅拌器转速为200-250rpm，并继续搅拌15-20min后，停止搅拌器并静置。在搅拌器停止并静置1.5-2h后，开启与Ca²⁺反应沉淀池上部排水口相连的排水泵，通过排水泵沉淀后的废水被排入集水槽。当Ca²⁺反应沉淀池排放完废水后，打开底部沉淀出口阀门后，沉淀进入沉淀收集池，通过过滤机给料泵进入沉淀过滤机，在沉淀过滤机过滤后送制砖厂做建材原料。

集水槽溢流堰的出水通过排水泵排入MAP反应沉淀池，在进水量达到MAP反应池体积的四分之一后，开启搅拌器，控制转速为300-350rpm，打开加镁盐管至加药完成，加入量控制在与加入磷盐的摩尔比为1.2:1--1.5:1，保持搅拌器继续搅拌10-15min后，打开加磷盐管至加药完成，加入量控制在与废水中NH₄⁺-N的摩尔比为0.6:1—1.1:1，并保持搅拌，在进水和加药都完成后，通过pH值检测器和加NaOH管，调节反应溶液pH值不低于9.0。用二沉池溢流堰的出水溶解镁盐、磷盐、NaOH，这样可节约工艺中新鲜水用量，同时减少废水排放总量。在进水和加药都完成后继续搅拌10-15min后，调整搅拌器转速为150-200rpm，搅拌20-30min后，停止搅拌器并静置。在静置1.5-2h后，开启与MAP反应沉淀池上部排水口相连的排水泵，通过排水泵将沉淀后的废水排入厌氧处理单元。此时对废水监测指标为：NH₄⁺-N36.1-67.8mg/L、硬度为45.2-101.3mg/L、COD754.2-982.9mg/L、pH值8.95-9.93，因此在经过沉淀反应后废水中NH₄⁺-N、Ca²⁺、Mg²⁺离子被大幅度去除，水质被显著改善。当MAP反应沉淀池排放完废水后，打开底部沉淀出口阀门，沉淀进入沉淀收集池，通过过滤机给料泵进入MAP回收装置。

沉淀后的废水进入厌氧处理单元时与来自二沉池的回流水混合，废水pH值显著降低，通常下降到pH8.11-9.17，这样无需或大幅减少调节进水pH值所需的酸投加量。通过加酸管加入盐酸，由于厌氧处理单元内挡板的作用，盐酸与废水充分混匀，调节pH值约8.5后，由折流板部分进入厌氧污泥处理部分，停留3.5-4.5h后，由排水口进入好氧处理单元。在好氧处理单元中，控制溶解氧2.5-3.0mg/L，本实验中使用活性污泥法，MLSS为2700-3100mg/L，在好氧处理单元停留4小时后，出水排入二沉池，在二沉池中水力停留时间约为2-3h后，溢流堰出水一部分回流到厌氧反应池，回流比为0.5:1-2.0:1，其余部分外排，此时对废水监测指标为：NH₄⁺-N3.1-6.9mg/L、COD40.8-50.5mg/L、pH值6.83-7.82，达到«炼焦化学工业污染物排放标准（GB16171-2012）»。由于MAP沉淀法对废水NH₄⁺-N预处理，则使废水TN去除率提高20-30%以上，大幅降低处理成本。

本系统中有三类沉淀，一类是黑水沉降槽产生的粗渣，在槽底部收集后进行外排或利用。第二类是Ca²⁺反应沉淀池产生的沉淀，进入沉淀收集池，通过过滤机给料泵进入沉淀过滤机，在沉淀过滤机过滤后送制砖厂做建材原料。由于黑水沉降槽沉淀后水质较为清澈透明，SS仅为26-40mg/L，所以沉淀以CaCO₃为主要成分，白色，经测定CaO含量高于52%，可作为极好的建筑材料得以回收。第三类是在MAP反应沉淀池中产生的沉淀，PO₄^3–和废水中NH₄⁺-N、Mg²⁺离子在搅拌和碱性条件下充分反应，生成MAP、白色沉淀。由于经过了前期的除Ca²⁺沉淀，浊度小于6NTU、SS含量低于20mg/L，所以沉淀以MAP为主要成分，经测定沉淀中MAP含量高于97%，可作为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，同时也降低后续生化处理成本。

本系统流程简单、易于操作，极大地降低了现行A/O系统回流比，确保生化系统外排废水NH₄⁺-N、TN达标排放和稳定运行，同时快速高效回收废水NH₄⁺-N和Ca²⁺、Mg²⁺资源，实现循环经济和清洁生产的理念，由于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。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。