本实用新型涉及工业废水处理技术领域，尤其是一种德士古气化炉灰水资源化利用系统。
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煤制能源装置。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。
德士古水煤浆加压气化工艺的核心设备是GE气化炉，它包括燃烧室和激冷室两部分，上部为燃烧室，下部为激冷室，内有激冷环、下降管、上升管和折流挡板等主要部件。合成气和少量的熔渣在下降管的引导下，出气化炉进入到气化炉激冷室液面下，在激冷水作用下急剧降温，熔渣被冷却固化后经锁斗排出，合成气则进入洗涤塔进一步洗涤除尘。从气化炉、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，灰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。因此实际处理过程中存在生化系统运行不稳定，污泥容易膨胀，总氮浓度超标、难以去除，为降总氮造成回流比高、能耗高的现象。
技术实现要素：
本实用新型旨在提供一种实现灰水中氨氮资源化回收利用目标，同时水中结垢离子被显著去除，极大地提高了灰水回用气化炉激冷水的水质的德士古气化炉灰水资源化利用系统。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种德士古气化炉灰水资源化利用系统，包括黑水沉降槽、MAP反应沉淀池、灰水收集槽和过滤机给料池，所述黑水沉降槽的底部出口连接过滤机给料池，过滤机给料池的出口通过过滤机给料泵连接粗渣过滤机，黑水沉降槽的上部出水口连接MAP反应沉淀池，MAP反应沉淀池的上部排水口连接排水泵，排水泵的出水口连接灰水收集槽的底部进水口，灰水收集槽的溢流堰出口连接激冷水进水泵，MAP反应沉淀池底部的沉淀出口连接沉淀收集池。
作为本实用新型的进一步方案：所述黑水沉降槽的上部出水口通过阀门连接MAP反应沉淀池的底部进水口，黑水沉降槽的底部通过沉降槽阀门连接过滤给料池。
作为本实用新型的进一步方案：所述MAP反应沉淀池内设有搅拌器。
作为本实用新型的进一步方案：所述MAP反应沉淀池的顶部设置加镁盐管、加磷盐管、加NaOH管和第一pH值检测器。
作为本实用新型的进一步方案：所述MAP反应沉淀池底部排出管路设置排泥阀。
作为本实用新型的进一步方案：所述灰水收集槽一侧设有加酸管，灰水收集槽的排水口处设有第二PH检测器。
作为本实用新型的进一步方案：所述沉淀收集池通过给料泵连接MAP回收装置。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该德士古气化炉灰水资源化利用系统具有以下优点：一、德士古气化炉煤制气工艺灰水中NH4+-N浓度为280-400mg/L，COD为800-1200mg/L，由于碳氮比低，造成生化系统氨氮处理不易达标、且总氮超标的现象严重。本实用新型表明随着投药量的不同，灰水NH4+-N去除率可达到60-85%，因此显著降低后续生化处理系统的NH4+-N负荷，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，同时也降低了废水处理成本30%以上。
二、对煤制气工艺灰水中NH4+-N进行沉淀处理后，产生的沉淀以磷酸铵镁为主，其含量高于85%，可作为优质的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，同时也降低处理成本。
三、煤制气工艺产生的灰水约四分之三重新进入激冷水系统回到气化炉中，由于其硬度常常在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)，因此造成生产中输送管线结垢严重，对生产稳定运行影响很大。本专利方法中，MAP沉淀法对Ca2+离子有共沉淀作用，通过调节投药量和反应pH值，在去除NH4+-N同时也高效率去除Ca2+、Mg2+，将硬度降低到200mg/L，控制在不易结垢的安全范围，因此极大地提高了灰水作为气化炉激冷水的水质，解决激冷水处理系统容易结垢问题，使设备检修周期延长约6个月以上。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
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，本实用新型实施例中，一种德士古气化炉灰水资源化利用系统，包括黑水沉降槽1、MAP反应沉淀池2、灰水收集槽3和过滤机给料池5，所述黑水沉降槽1的底部出口连接过滤机给料池5，过滤机给料池5的出口通过过滤机给料泵6连接粗渣过滤机7，黑水沉降槽1的上部出水口连接MAP反应沉淀池2，MAP反应沉淀池2的上部排水口连接排水泵17，排水泵17的出水口连接灰水收集槽3的底部进水口，灰水收集槽3的溢流堰出口连接激冷水进水泵20，MAP反应沉淀池2底部的沉淀出口连接沉淀收集池8。
上述，黑水沉降槽1的上部出水口通过阀门连接MAP反应沉淀池2的底部进水口，黑水沉降槽1的底部通过沉降槽阀门4连接过滤给料池5。
上述，MAP反应沉淀池2内设有搅拌器11，在入水量达到池体积的四分之一后，开启搅拌器11，控制转速为300-350rpm，在进水和加药都完成后继续搅拌10min后，调整搅拌器11转速为150-200rpm，继续搅拌20-30min。
上述，MAP反应沉淀池2的顶部设置加镁盐管12、加磷盐管13、加NaOH管14和第一pH值检测器15，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13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12投加，加入量控制在与灰水中NH4+-N的摩尔比为0.6:1--1.1:1。在投药完成后通过第一pH值检测器15检测反应溶液pH值，通过加NaOH管14加入NaOH溶液，调节反应溶液pH值不低于9.0。在搅拌条件下灰水中PO43–和NH4+、Ca2+、Mg2+离子充分反应，生成MAP、HAP等形式的沉淀，使得灰水中NH4+-N去除率达到60-85%，、硬度去除率达到85-90%以上，将硬度降低到200mg/L以下，控制在不易结垢的安全范围。
上述，MAP反应沉淀池2底部排出管路设置排泥阀16。在MAP反应沉淀池2中灰水排放完后，打开底部排泥阀16，沉淀进入沉淀收集池8。
上述，灰水收集槽3一侧设有加酸管18，灰水收集槽3的排水口处设有第二PH检测器19，所述的酸可以是任意浓度的盐酸或硫酸，将灰水收集槽3出水pH值调节到9.0以下。所述的加酸管18设置在灰水收集槽3的灰水入水口，以射流方式和入口处灰水混合，借助水流湍流作用充分混匀，所述的第二pH检测器19设置在灰水收集槽3的排水口处。
上述，沉淀收集池8通过给料泵9连接MAP回收装置10，当MAP反应沉淀池2排放完灰水后，打开底部沉淀出口阀门16后，沉淀进入沉淀收集池8，通过给料泵9进入MAP回收装置10，由于德士古气化炉煤的气化过程分解较为完全，有机质含量低，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，因此MAP反应沉淀池2产生的沉淀为白色。所述的MAP回收装置10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），沉淀经过MAP回收装置10脱水干燥后，磷酸铵镁含量高于85%，可作为优质的农用缓释肥得以回收，实现循环经济和清洁生产的理念，同时也降低处理成本。
上述，MAP反应沉淀池2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。
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+、PO43–、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++PO43–+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。在反应pH值大于8.0时，水中有Ca2+离子存在时，Ca2+离子转化为Ca5OH(PO4)3(HAP)。德士古煤制气工艺产生的灰水中NH4+-N浓度常常在280-400mg/L，属于中低浓度，不易用汽提、萃取、精馏等方法脱除，否则成本高效益低。而且德士古炉由于气化温度压力高，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沉淀法改造现行灰水循环系统，最终对NH4+-N、Ca2+、Mg2+离子有极高的去除率，极大地提高了灰水回用气化炉激冷水的水质，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。
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灰水为实施对象，经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为26-40mg/L、pH值8.1-8.34，黑水沉降槽出水进入MAP反应沉淀池，在入水量达到池体积的四分之一后，开启池中搅拌器，控制转速为300-350rpm，并打开加镁盐管，约10min后加药完成，加入量控制在与加入磷盐的摩尔比为1.2:1--1.5:1，搅拌10-15min后，打开加磷盐管，约10min后加药完成，加入量控制在与灰水中NH4+-N的摩尔比为0.6:1--1.1:1，通过加NaOH管加入NaOH溶液，调节反应溶液pH值不低于9.0，保持搅拌。在进水和加药都完成后调整搅拌器转速为150-200rpm，继续搅拌20-30min。同时开启另一台MAP反应沉淀池，进行同样操作。在MAP反应沉淀池停止搅拌并静置1.5-2h后，开启与其上部排水口相连的排水泵，通过排水泵将沉淀后的灰水排入灰水收集槽中，此时对灰水监测指标为：NH4+-N43.6-127.1mg/L、硬度为101.3-153.4mg/L、COD993.5-1100.4mg/L、pH值8.9-9.89，因此在经过沉淀反应后灰水水中NH4+-N、Ca2+、Mg2+离子被大幅度去除，水质被显著改善。当灰水排入灰水收集槽入口处时通过加酸管加入盐酸，由于水流的湍流作用，盐酸与灰水在灰水收集槽里充分混匀，出水口灰水pH值达到8.97-9.01，约四分之三通过激冷水泵进入激冷水管线系统后到气化炉回用，其余部分进入污水处理系统。
本系统中有两类沉淀，一类是在MAP反应沉淀池中产生的沉淀，PO43–和灰水中NH4+-N、Ca2+、Mg2+离子在搅拌条件下充分反应，生成MAP、HAP等形式的沉淀，沉淀为白色。当MAP反应沉淀池排放完灰水后，打开底部沉淀出口阀门，沉淀进入沉淀收集池，通过给料泵进入MAP回收装置。由于灰水SS浓度小，所以沉淀以MAP为主要成分，经测定沉淀中MAP含量高于85%，可作为优质的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，同时也降低处理成本。另一类沉淀是黑水沉降槽产生的粗渣，在槽底部收集后排入过滤机给料池中，再由过滤机给料泵送入粗渣过滤机中进行过滤，最后粗渣进行外排或利用。
本系统流程简单、易于操作，是一种快速高效去除灰水NH4+-N和Ca2+、Mg2+离子的新型灰水处理系统，使设备检修周期延长约6个月以上，且通过中国专利201420458242.0对污泥中磷氮资源进行回收可降低操作成本，实现循环经济和清洁生产的理念。
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灰水为实施对象，经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为25-38mg/L、pH值8.1-8.42，黑水沉降槽出水进入MAP反应沉淀池，在入水量达到池体积的四分之一后，开启池中搅拌器，控制转速为300-350rpm，并打开加镁盐管，约10min后加药完成，加入量控制在与加入磷盐的摩尔比为1.2:1--1.5:1，搅拌10-15min后，打开加磷盐管，约10min后加药完成，加入量控制在与灰水中NH4+-N的摩尔比为0.6:1--1.1:1，通过加NaOH管加入NaOH溶液，调节反应溶液pH值不低于9.0，保持搅拌。在进水和加药都完成后调整搅拌器转速为150-200rpm，继续搅拌20-30min。同时开启另一台MAP反应沉淀池，进行同样操作。在MAP反应沉淀池停止搅拌并静置1.5-2h后，开启与其上部排水口相连的排水泵，通过排水泵将沉淀后的灰水排入灰水收集槽中，此时对灰水监测指标为：NH4+-N31.3-106.4mg/L、硬度为96.3-122.4mg/L、COD643.2-1100.6mg/L、pH值8.9-9.89，因此在经过沉淀反应后灰水中NH4+-N、Ca2+、Mg2+离子被大幅度去除，水质被显著改善。当灰水排入灰水收集槽入口处时通过加酸管加入盐酸，由于水流的湍流作用，盐酸与灰水在灰水收集槽里充分混匀，出水口灰水pH值达到8.96-9.01，约四分之三通过激冷水泵进入激冷水管线系统后到气化炉回用，其余部分进入污水处理系统。
本系统中有两类沉淀，一类是在MAP反应沉淀池中产生的沉淀，PO43–和灰水中NH4+-N、Ca2+、Mg2+离子在搅拌条件下充分反应，生成MAP、HAP等形式的沉淀，沉淀为白色。当MAP反应沉淀池排放完灰水后，打开底部沉淀出口阀门，沉淀进入沉淀收集池，通过给料泵进入MAP回收装置。由于灰水SS浓度小，所以沉淀以MAP为主要成分，经测定沉淀中MAP含量高于85%，可作为优质的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，同时也降低处理成本。另一类沉淀是黑水沉降槽产生的粗渣，在槽底部收集后排入过滤机给料池中，再由过滤机给料泵送入粗渣过滤机中进行过滤，最后粗渣进行外排或利用。
本系统流程简单、易于操作，是一种快速高效去除灰水NH4+-N和Ca2+、Mg2+离子的新型灰水处理系统，使设备检修周期延长约6个月以上，且通过中国专利201420458242.0对污泥中磷氮资源进行回收可降低操作成本，实现循环经济和清洁生产的理念。
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。