一种具有可分离回收功能的磁性吸附水处理装置及处理方法与流程

本发明涉及水处理与环境工程，具体为一种具有可分离回收功能的磁性吸附水处理装置及处理方法。

背景技术：

1、近年来，随着工业化和城镇化进程的不断推进，水体中抗生素、染料及其他微量有机污染物的排放量持续增加，该类污染物具有浓度低、毒性强、难降解等特点，长期存在于地表水及饮用水源中，对生态环境和人体健康构成潜在威胁。目前，水体中有机污染物的处理方法主要包括生物处理、化学氧化、膜分离及吸附法等。其中，吸附法因工艺简单、适用范围广、对低浓度污染物去除效果显著而被广泛应用。然而，传统吸附材料在使用过程中通常依赖沉降或过滤方式进行固液分离，分离效率低、能耗高，且吸附剂难以回收重复利用，导致运行成本较高。

2、近年来，磁性吸附材料因其在外加磁场作用下可实现快速分离而受到关注，但现有磁性吸附水处理装置多存在吸附与分离单元集成度低、吸附剂回收路径不清晰等问题，难以实现磁性吸附材料的高效分离与循环回收，限制了其工程化应用。因此，亟需提供一种结构合理、运行稳定、能够实现磁性吸附材料快速分离与回收的磁性吸附水处理装置，以提高水处理效率并降低运行成本。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有可分离回收功能的磁性吸附水处理装置及处理方法，解决了上述提出的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种具有可分离回收功能的磁性吸附水处理装置，包括原水箱、进水管路、吸附反应罐、材料投加斗、搅拌组件、磁沉降分离柱、至少一个阀门、外置磁体、分离控制阀、吸附剂回收单元、出水箱、吸附剂再生装置和循环回流管路；

3、所述原水箱通过进水管路与吸附反应罐相连通；

4、所述吸附反应罐顶部设置有材料投加斗，其内部设置有搅拌组件，用于使磁性吸附材料与水体充分混合接触以完成吸附反应；

5、所述吸附反应罐与磁沉降分离柱之间设有至少一个阀门，用于控制吸附反应后的混合液进入磁沉降分离柱；

6、所述磁沉降分离柱外侧设置有外置磁体；

7、所述磁沉降分离柱的下部侧壁设置有出水口并与出水箱相连通，其底部通过分离控制阀与吸附剂回收单元相连通；

8、所述吸附剂回收单元与吸附剂再生装置相连；

9、所述吸附剂再生装置通过循环回流管路与吸附反应罐相连通，用于将再生后的磁性吸附材料回流至吸附反应罐重复使用。

10、作为本发明进一步的方案：所述磁沉降分离柱为竖直设置的柱状结构，其壳体由非磁性材料制成，以避免对外置磁体产生的磁场分布造成干扰。

11、作为本发明进一步的方案：所述外置磁体为可移动、可拆卸或可调节位置的磁体结构，所述外置磁体能够通过改变其与磁沉降分离柱之间的相对位置、距离或磁场作用状态，对磁沉降分离柱内的磁性吸附材料选择性地施加或撤除磁场作用。

12、作为本发明进一步的方案：所述吸附剂再生装置用于对回收的磁性吸附材料进行脱附或再生处理。

13、作为本发明进一步的方案：所述进水管路和循环回流管路上设置有所述至少一个阀门，用于防止水体或磁性吸附材料发生倒流。

14、作为本发明进一步的方案：所述磁性吸附材料为具有磁响应性能的吸附材料，优选为磁性改性高分子吸附材料。

15、一种利用权利要求1～6任一项所述装置的磁性吸附水处理方法，包括以下步骤：

16、s1、将待处理原水通入原水箱，经进水管路输送至吸附反应罐中；通过材料投加斗向吸附反应罐内投加磁性吸附材料，并启动搅拌组件，使磁性吸附材料在吸附反应罐内均匀分散，并与水体中的污染物充分接触，完成吸附反应，形成含有磁性吸附材料的混合液；

17、s2、将完成吸附反应后的混合液经所述至少一个阀门导入磁沉降分离柱中；通过将外置磁体设置于磁沉降分离柱外侧，在磁场作用下使磁性吸附材料向磁沉降分离柱内壁迁移、富集并沉降，从而实现磁性吸附材料与水体的快速分离；

18、s3、将经磁沉降分离后的处理水由磁沉降分离柱下部侧壁的出水口输送至出水箱中集中收集并排出；同时，通过控制分离控制阀开启磁沉降分离柱底部通道，将富集沉降的磁性吸附材料排出并输送至吸附剂回收单元，实现磁性吸附材料的回收；

19、s4、将回收的磁性吸附材料由吸附剂回收单元输送至吸附剂再生装置中，对磁性吸附材料进行解析或再生处理；再生后的磁性吸附材料经循环回流管路回流至吸附反应罐中，用于后续水处理过程，实现磁性吸附材料的循环利用。

20、本发明与现有技术相比具备以下有益效果：

21、本发明通过在吸附反应罐内投加磁性吸附材料，并在搅拌组件作用下使磁性吸附材料与水体充分混合接触，实现对水体中污染物的有效吸附；吸附反应完成后，通过阀门控制使含有磁性吸附材料的混合液进入磁沉降分离柱，在外置磁体产生的磁场作用下，使磁性吸附材料在磁沉降分离柱内壁富集并沉降，从而实现磁性吸附材料与水体的快速分离，避免了传统过滤或自然沉降方式分离效率低、分离过程不稳定的问题，提高了水体中污染物的去除效果。

22、本发明通过设置分离控制阀、吸附剂回收单元、吸附剂再生装置及循环回流管路，对分离回收的磁性吸附材料进行有序回收与再生处理，并将再生后的磁性吸附材料回流至吸附反应罐中重复使用，实现了磁性吸附材料在吸附、磁分离、回收及再生过程中的连续循环运行，有效降低了磁性吸附材料的消耗量，减少了水处理运行成本，并提高了吸附材料的利用效率。

23、此外，本发明装置结构简单、系统集成度高，对设备耐压及运行条件要求较低，适于工程化放大应用，具有良好的经济性和实用价值。

1.一种具有可分离回收功能的磁性吸附水处理装置，其特征在于：包括原水箱（1）、进水管路（2）、吸附反应罐（3）、材料投加斗（4）、搅拌组件（5）、磁沉降分离柱（6）、至少一个阀门（7）、外置磁体（8）、分离控制阀（9）、吸附剂回收单元（10）、出水箱（11）、吸附剂再生装置（12）和循环回流管路（13）；

2.根据权利要求1所述的一种具有可分离回收功能的磁性吸附水处理装置，其特征在于，所述磁沉降分离柱（6）为竖直设置的柱状结构，其壳体由非磁性材料制成，以避免对外置磁体（8）产生的磁场分布造成干扰。

3.根据权利要求1所述的一种具有可分离回收功能的磁性吸附水处理装置，其特征在于，所述外置磁体（8）为可移动、可拆卸或可调节位置的磁体结构，所述外置磁体（8）能够通过改变其与磁沉降分离柱（6）之间的相对位置、距离或磁场作用状态，对磁沉降分离柱（6）内的磁性吸附材料选择性地施加或撤除磁场作用。

4.根据权利要求1所述的一种具有可分离回收功能的磁性吸附水处理装置，其特征在于，所述吸附剂再生装置（12）用于对回收的磁性吸附材料进行脱附或再生处理。

5.根据权利要求1所述的一种具有可分离回收功能的磁性吸附水处理装置，其特征在于，所述进水管路（2）和循环回流管路（13）上设置有所述至少一个阀门（7），用于防止水体或磁性吸附材料发生倒流。

6.根据权利要求1所述的一种具有可分离回收功能的磁性吸附水处理装置，其特征在于，所述磁性吸附材料为具有磁响应性能的吸附材料，优选为磁性改性高分子吸附材料。

7.一种利用权利要求1～6任一项所述装置的磁性吸附水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：