本發(fā)明屬于廢水自動化處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于磁性納米催化劑的廢水自動化處理裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，隨著城市和工業(yè)的迅猛發(fā)展，人類賴以生存的水資源環(huán)境受到不同程度且日漸嚴(yán)重的污染，其中城市生活污水和工業(yè)生產(chǎn)廢水是水體污染的主要來源。這些污(廢)水所含的污染物質(zhì)濃度高、種類多、毒性大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)的物化處理方法和生物降解法并不能完全降解或轉(zhuǎn)化污染物質(zhì)。

高級氧化技術(shù)(AOPs)是水處理領(lǐng)域近年來興起的一項新技術(shù)，因其具有反應(yīng)速度快、氧化能力強、反應(yīng)無選擇性等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。與其他高級氧化技術(shù)相比，芬頓氧化技術(shù)(通過可溶性亞鐵鹽催化過氧化氫產(chǎn)生具有強氧化能力的羥基自由基)具有操作簡便、反應(yīng)迅速、無二次污染等特點，在環(huán)境污染物處理領(lǐng)域引起國內(nèi)外研究人員的極大關(guān)注。但是，在傳統(tǒng)的芬頓反應(yīng)體系中，往往存在過氧化氫利用率低、體系pH條件要求嚴(yán)格、產(chǎn)生含鐵污泥等問題。因此，一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、易于回收利用的催化劑是芬頓氧化技術(shù)能夠成功應(yīng)用的關(guān)鍵。

納米技術(shù)的發(fā)展為催化劑學(xué)科的革新帶來了一次契機(jī)，有些學(xué)者將納米催化劑稱為“第四代催化劑”。然而，也正因其具有尺寸小的特征，納米催化劑難以通過離心、過濾、膜分離等傳統(tǒng)方法從反應(yīng)體系中分離回收。通過將具有優(yōu)異磁學(xué)性能的納米粒子與催化劑相結(jié)合，制備成磁性納米催化劑，可以在外加磁場條件下實現(xiàn)簡單快速的分離。不過，目前磁性納米催化劑的實際應(yīng)用較少，而針對其從反應(yīng)體系中分離回收再利用的技術(shù)和設(shè)備更鮮有報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種基于磁性納米催化劑的廢水自動化處理裝置，該裝置能夠簡便、迅速地將磁性納米催化劑從反應(yīng)體系中分離回收再利用，同時實現(xiàn)廢水處理過程的自動化。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于磁性納米催化劑的廢水自動化處理裝置，其特征在于：包括反應(yīng)裝置、攪拌裝置和自動化控制裝置；其中：

反應(yīng)裝置包括反應(yīng)容器、封蓋和底座；反應(yīng)容器的上部設(shè)置有進(jìn)水管接口，反應(yīng)容器的下部設(shè)置有排水管接口，封蓋的上方設(shè)置有加藥管接口，進(jìn)水管接口、排水管接口和加藥管接口分別與進(jìn)水管、排水管和加藥管流路連接；

攪拌裝置包括電動機(jī)、轉(zhuǎn)桿和轉(zhuǎn)葉；封蓋的上方設(shè)置有電動機(jī)；轉(zhuǎn)桿的一端與電動機(jī)連接，另一端穿過封蓋并且伸入反應(yīng)容器的內(nèi)部；轉(zhuǎn)桿上設(shè)置有轉(zhuǎn)葉；

自動化控制裝置包括電磁分離器、水位監(jiān)測儀、水質(zhì)監(jiān)測儀、傳感器、進(jìn)水管電磁閥、排水管電磁閥、加藥管電磁閥、PLC控制系統(tǒng)和蜂鳴器；反應(yīng)容器和底座之間設(shè)置有電磁分離器，用于分離回收磁性納米催化劑；反應(yīng)容器的內(nèi)部設(shè)置有水位監(jiān)測儀，用于監(jiān)測反應(yīng)容器中的水位；封蓋的上方設(shè)置有水質(zhì)監(jiān)測儀，用于監(jiān)測廢水中污染物的濃度；反應(yīng)容器的內(nèi)部設(shè)置有傳感器，傳感器與水質(zhì)監(jiān)測儀電路連接，用于將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至水質(zhì)監(jiān)測儀；進(jìn)水管、排水管和加藥管上分別設(shè)置有進(jìn)水管電磁閥、排水管電磁閥和加藥管電磁閥，用于開啟和關(guān)閉各個管路和反應(yīng)容器之間的流路；PLC控制系統(tǒng)分別與電磁分離器、水位監(jiān)測儀、水質(zhì)監(jiān)測儀、進(jìn)水管電磁閥、排水管電磁閥、加藥管電磁閥、電動機(jī)和蜂鳴器電路連接，用于接收來自于水位監(jiān)測儀和水質(zhì)監(jiān)測儀的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及向電動機(jī)、電磁分離器、電磁閥和蜂鳴器發(fā)送控制指令。

優(yōu)選的，在上述廢水自動化處理裝置中，反應(yīng)容器的外形為圓柱體。

優(yōu)選的，在上述廢水自動化處理裝置中，電動機(jī)位于封蓋的軸線上。

優(yōu)選的，在上述廢水自動化處理裝置中，轉(zhuǎn)桿伸入反應(yīng)容器內(nèi)部的深度不小于反應(yīng)容器的深度的2/3。

優(yōu)選的，在上述廢水自動化處理裝置中，轉(zhuǎn)葉的半徑為反應(yīng)容器的橫截面半徑的1/4～1/2。

優(yōu)選的，在上述廢水自動化處理裝置中，轉(zhuǎn)葉的數(shù)量不少于三個；更優(yōu)選的，轉(zhuǎn)葉沿轉(zhuǎn)桿的軸向等距設(shè)置。

優(yōu)選的，在上述廢水自動化處理裝置中，電磁分離器的半徑與反應(yīng)容器的橫截面半徑相等。

優(yōu)選的，在上述廢水自動化處理裝置中，電磁分離器的吸力不小于100kg。

利用本發(fā)明中的裝置進(jìn)行廢水自動化處理的具體步驟如下：

(1)PLC控制系統(tǒng)控制進(jìn)水管電磁閥開啟，廢水通過進(jìn)水管流入反應(yīng)容器，水位監(jiān)測儀連續(xù)實時地向PLC控制系統(tǒng)發(fā)送水位監(jiān)測數(shù)據(jù)；

(2)當(dāng)反應(yīng)容器中的水位上升至設(shè)定值時，首先PLC控制系統(tǒng)控制進(jìn)水管電磁閥關(guān)閉，停止廢水流入反應(yīng)容器，接著PLC控制系統(tǒng)控制電動機(jī)開啟，通過轉(zhuǎn)桿帶動轉(zhuǎn)葉旋轉(zhuǎn)，最后PLC控制系統(tǒng)控制加藥管電磁閥開啟，磁性納米催化劑和用于廢水處理的其他組分流入反應(yīng)容器，水質(zhì)監(jiān)測儀連續(xù)實時地向PLC控制系統(tǒng)發(fā)送水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)；

(3)反應(yīng)結(jié)束后，當(dāng)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)未達(dá)到設(shè)定值時，PLC控制系統(tǒng)控制蜂鳴器開啟，蜂鳴器開始報警，操作人員收到報警信號后根據(jù)實際的水質(zhì)情況添加除磁性納米催化劑以外的其他組分，進(jìn)行補充處理，直至水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定值；當(dāng)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定值時，首先PLC控制系統(tǒng)控制電動機(jī)關(guān)閉，轉(zhuǎn)葉停止攪拌，接著PLC控制系統(tǒng)控制電磁分離器開啟，吸附廢水處理液中的磁性納米催化劑，最后PLC控制系統(tǒng)控制排水管電磁閥開啟，廢水處理液通過排水管流出反應(yīng)容器，水位監(jiān)測儀連續(xù)實時地向PLC控制系統(tǒng)發(fā)送水位監(jiān)測數(shù)據(jù)；

(4)當(dāng)反應(yīng)容器中的水位下降至恒定值時，首先PLC控制系統(tǒng)控制排水管電磁閥關(guān)閉，停止廢水處理液流出反應(yīng)容器，接著PLC控制系統(tǒng)控制電磁分離器關(guān)閉，解吸電磁分離器上的磁性納米催化劑，最后PLC控制系統(tǒng)控制進(jìn)水管電磁閥再次開啟，廢水通過進(jìn)水管再次流入反應(yīng)容器，重復(fù)上述操作步驟，即可實現(xiàn)磁性納米催化劑的再利用和廢水的自動化處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明具有如下優(yōu)點：(1)處理裝置配件簡單，安裝方便，便于運行維護(hù)；(2)操作工藝自動化，可以實現(xiàn)工業(yè)上連續(xù)化、規(guī)?；a(chǎn)的要求，節(jié)約時間和成本；(3)能夠?qū)崿F(xiàn)自動、實時、連續(xù)監(jiān)測，極大地減輕了操作人員的工作量，達(dá)到廢水自動化處理的目的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的基于磁性納米催化劑的廢水自動化處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中：1、反應(yīng)容器；2、封蓋；3、底座；4、電磁分離器；5、水位監(jiān)測儀；6、進(jìn)水管接口；7、進(jìn)水管；8、進(jìn)水管電磁閥；9、加藥管接口；10、加藥管；11、加藥管電磁閥；12、電動機(jī)；13、轉(zhuǎn)桿；14、轉(zhuǎn)葉；15、水質(zhì)監(jiān)測儀；16、傳感器；17、排水管接口；18、排水管；19、排水管電磁閥；20、PLC控制系統(tǒng)；21、蜂鳴器。

具體實施方式

參照圖1可知，本發(fā)明的基于磁性納米催化劑的廢水自動化處理裝置，包括反應(yīng)裝置、攪拌裝置和自動化控制裝置，其中：

反應(yīng)裝置包括反應(yīng)容器1(優(yōu)選具有圓柱體外形)、封蓋2和底座3；所述反應(yīng)容器1的上部設(shè)置有進(jìn)水管接口6，下部設(shè)置有排水管接口17，所述封蓋2的上方設(shè)置有加藥管接口9，所述進(jìn)水管接口6、排水管接口17和加藥管接口9分別與進(jìn)水管7、排水管18和加藥管10流路連接；

攪拌裝置包括電動機(jī)12、轉(zhuǎn)桿13和轉(zhuǎn)葉14；所述封蓋2的上方設(shè)置有所述電動機(jī)12，優(yōu)選位于所述封蓋2的軸線上；所述轉(zhuǎn)桿13的一端與所述電動機(jī)12連接，另一端穿過所述封蓋2并且伸入所述反應(yīng)容器(1)的內(nèi)部(優(yōu)選伸入的深度不小于反應(yīng)容器深度的2/3)；所述轉(zhuǎn)桿(13)上設(shè)置有所述轉(zhuǎn)葉(14)(優(yōu)選半徑為所述反應(yīng)容器(1)的橫截面半徑的1/4～1/2，并且優(yōu)選數(shù)量不少于3個，更優(yōu)選沿所述轉(zhuǎn)桿(13)的軸向等距設(shè)置)；

自動化控制裝置包括電磁分離器4、水位監(jiān)測儀5、水質(zhì)監(jiān)測儀15、傳感器16、進(jìn)水管電磁閥8、排水管電磁閥19、加藥管電磁閥11、PLC控制系統(tǒng)20和蜂鳴器21；所述反應(yīng)容器1和所述底座3之間設(shè)置有所述電磁分離器4(優(yōu)選半徑與反應(yīng)容器的橫截面半徑相等，并且優(yōu)選吸力不小于100kg)，用于分離回收磁性納米催化劑；所述反應(yīng)容器1的內(nèi)部設(shè)置有所述水位監(jiān)測儀5，用于監(jiān)測所述反應(yīng)容器1中的水位；所述封蓋2的上方設(shè)置有所述水質(zhì)監(jiān)測儀15，用于監(jiān)測廢水中污染物的濃度；所述反應(yīng)容器1的內(nèi)部設(shè)置有所述傳感器16，所述傳感器16與所述水質(zhì)監(jiān)測儀15電路連接，用于將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至所述水質(zhì)監(jiān)測儀15；所述進(jìn)水管7、排水管18和加藥管10上分別設(shè)置有所述進(jìn)水管電磁閥8、排水管電磁閥19和加藥管電磁閥11，用于開啟和關(guān)閉各個管路和所述反應(yīng)容器1之間的流路；所述PLC控制系統(tǒng)20分別與所述電磁分離器4、水位監(jiān)測儀5、水質(zhì)監(jiān)測儀15、進(jìn)水管電磁閥8、排水管電磁閥19、加藥管電磁閥11、電動機(jī)12和蜂鳴器21電路連接，用于接收來自于所述水位監(jiān)測儀5和水質(zhì)監(jiān)測儀15的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及向所述電動機(jī)12、電磁分離器4、電磁閥8、11和19以及蜂鳴器21發(fā)送控制指令。

利用上述裝置進(jìn)行廢水自動化處理的具體步驟如下：

(1)PLC控制系統(tǒng)20控制進(jìn)水管電磁閥8開啟，廢水通過進(jìn)水管7流入反應(yīng)容器1，水位監(jiān)測儀5連續(xù)實時地向PLC控制系統(tǒng)20發(fā)送水位監(jiān)測數(shù)據(jù)；

(2)當(dāng)反應(yīng)容器1中的水位上升至設(shè)定值時，首先PLC控制系統(tǒng)20控制進(jìn)水管電磁閥8關(guān)閉，停止廢水流入反應(yīng)容器1，接著PLC控制系統(tǒng)20控制電動機(jī)12開啟，通過轉(zhuǎn)桿13帶動轉(zhuǎn)葉14旋轉(zhuǎn)，最后PLC控制系統(tǒng)20控制加藥管電磁閥11開啟，磁性納米催化劑和用于廢水處理的其他組分流入反應(yīng)容器1，水質(zhì)監(jiān)測儀15連續(xù)實時地向PLC控制系統(tǒng)20發(fā)送水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)；

(3)反應(yīng)結(jié)束后，當(dāng)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)未達(dá)到設(shè)定值時，PLC控制系統(tǒng)20控制蜂鳴器21開啟，蜂鳴器21開始報警，操作人員收到報警信號后根據(jù)實際的水質(zhì)情況添加除磁性納米催化劑以外的其他組分，進(jìn)行補充處理，直至水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定值；當(dāng)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定值時，首先PLC控制系統(tǒng)20控制電動機(jī)12關(guān)閉，轉(zhuǎn)葉14停止攪拌，接著PLC控制系統(tǒng)20控制電磁分離器4開啟，吸附廢水處理液中的磁性納米催化劑，最后PLC控制系統(tǒng)20控制排水管電磁閥19開啟，廢水處理液通過排水管18流出反應(yīng)容器1，水位監(jiān)測儀5連續(xù)實時地向PLC控制系統(tǒng)20發(fā)送水位監(jiān)測數(shù)據(jù)；

(4)當(dāng)反應(yīng)容器1中的水位下降至恒定值(5～10秒不發(fā)生變化)時，首先PLC控制系統(tǒng)20控制排水管電磁閥19關(guān)閉，停止廢水處理液流出反應(yīng)容器1，接著PLC控制系統(tǒng)20控制電磁分離器4關(guān)閉，解吸電磁分離器4上的磁性納米催化劑，最后PLC控制系統(tǒng)20控制進(jìn)水管電磁閥8再次開啟，廢水通過進(jìn)水管7再次流入反應(yīng)容器1，重復(fù)上述操作步驟，即可實現(xiàn)磁性納米催化劑的再利用和廢水的自動化處理。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容而做出的等效替換或修改均包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。