本发明属于废水自动化处理技术领域，涉及一种基于磁性纳米催化剂的废水自动化处理装置。
背景技术：
当前，随着城市和工业的迅猛发展，人类赖以生存的水资源环境受到不同程度且日渐严重的污染，其中城市生活污水和工业生产废水是水体污染的主要来源。这些污(废)水所含的污染物质浓度高、种类多、毒性大、结构复杂，传统的物化处理方法和生物降解法并不能完全降解或转化污染物质。
高级氧化技术(AOPs)是水处理领域近年来兴起的一项新技术，因其具有反应速度快、氧化能力强、反应无选择性等优点而得到广泛应用。与其他高级氧化技术相比，芬顿氧化技术(通过可溶性亚铁盐催化过氧化氢产生具有强氧化能力的羟基自由基)具有操作简便、反应迅速、无二次污染等特点，在环境污染物处理领域引起国内外研究人员的极大关注。但是，在传统的芬顿反应体系中，往往存在过氧化氢利用率低、体系pH条件要求严格、产生含铁污泥等问题。因此，一种化学性质稳定、易于回收利用的催化剂是芬顿氧化技术能够成功应用的关键。
纳米技术的发展为催化剂学科的革新带来了一次契机，有些学者将纳米催化剂称为“第四代催化剂”。然而，也正因其具有尺寸小的特征，纳米催化剂难以通过离心、过滤、膜分离等传统方法从反应体系中分离回收。通过将具有优异磁学性能的纳米粒子与催化剂相结合，制备成磁性纳米催化剂，可以在外加磁场条件下实现简单快速的分离。不过，目前磁性纳米催化剂的实际应用较少，而针对其从反应体系中分离回收再利用的技术和设备更鲜有报道。
技术实现要素：
针对上述情况，本发明的目的在于提供一种基于磁性纳米催化剂的废水自动化处理装置，该装置能够简便、迅速地将磁性纳米催化剂从反应体系中分离回收再利用，同时实现废水处理过程的自动化。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于磁性纳米催化剂的废水自动化处理装置，其特征在于：包括反应装置、搅拌装置和自动化控制装置；其中：
反应装置包括反应容器、封盖和底座；反应容器的上部设置有进水管接口，反应容器的下部设置有排水管接口，封盖的上方设置有加药管接口，进水管接口、排水管接口和加药管接口分别与进水管、排水管和加药管流路连接；
搅拌装置包括电动机、转杆和转叶；封盖的上方设置有电动机；转杆的一端与电动机连接，另一端穿过封盖并且伸入反应容器的内部；转杆上设置有转叶；
自动化控制装置包括电磁分离器、水位监测仪、水质监测仪、传感器、进水管电磁阀、排水管电磁阀、加药管电磁阀、PLC控制系统和蜂鸣器；反应容器和底座之间设置有电磁分离器，用于分离回收磁性纳米催化剂；反应容器的内部设置有水位监测仪，用于监测反应容器中的水位；封盖的上方设置有水质监测仪，用于监测废水中污染物的浓度；反应容器的内部设置有传感器，传感器与水质监测仪电路连接，用于将监测数据发送至水质监测仪；进水管、排水管和加药管上分别设置有进水管电磁阀、排水管电磁阀和加药管电磁阀，用于开启和关闭各个管路和反应容器之间的流路；PLC控制系统分别与电磁分离器、水位监测仪、水质监测仪、进水管电磁阀、排水管电磁阀、加药管电磁阀、电动机和蜂鸣器电路连接，用于接收来自于水位监测仪和水质监测仪的监测数据以及向电动机、电磁分离器、电磁阀和蜂鸣器发送控制指令。
优选的，在上述废水自动化处理装置中，反应容器的外形为圆柱体。
优选的，在上述废水自动化处理装置中，电动机位于封盖的轴线上。
优选的，在上述废水自动化处理装置中，转杆伸入反应容器内部的深度不小于反应容器的深度的2/3。
优选的，在上述废水自动化处理装置中，转叶的半径为反应容器的横截面半径的1/4～1/2。
优选的，在上述废水自动化处理装置中，转叶的数量不少于三个；更优选的，转叶沿转杆的轴向等距设置。
优选的，在上述废水自动化处理装置中，电磁分离器的半径与反应容器的横截面半径相等。
优选的，在上述废水自动化处理装置中，电磁分离器的吸力不小于100kg。
利用本发明中的装置进行废水自动化处理的具体步骤如下：
(1)PLC控制系统控制进水管电磁阀开启，废水通过进水管流入反应容器，水位监测仪连续实时地向PLC控制系统发送水位监测数据；
(2)当反应容器中的水位上升至设定值时，首先PLC控制系统控制进水管电磁阀关闭，停止废水流入反应容器，接着PLC控制系统控制电动机开启，通过转杆带动转叶旋转，最后PLC控制系统控制加药管电磁阀开启，磁性纳米催化剂和用于废水处理的其他组分流入反应容器，水质监测仪连续实时地向PLC控制系统发送水质监测数据；
(3)反应结束后，当水质监测数据未达到设定值时，PLC控制系统控制蜂鸣器开启，蜂鸣器开始报警，操作人员收到报警信号后根据实际的水质情况添加除磁性纳米催化剂以外的其他组分，进行补充处理，直至水质监测数据达到设定值；当水质监测数据达到设定值时，首先PLC控制系统控制电动机关闭，转叶停止搅拌，接着PLC控制系统控制电磁分离器开启，吸附废水处理液中的磁性纳米催化剂，最后PLC控制系统控制排水管电磁阀开启，废水处理液通过排水管流出反应容器，水位监测仪连续实时地向PLC控制系统发送水位监测数据；
(4)当反应容器中的水位下降至恒定值时，首先PLC控制系统控制排水管电磁阀关闭，停止废水处理液流出反应容器，接着PLC控制系统控制电磁分离器关闭，解吸电磁分离器上的磁性纳米催化剂，最后PLC控制系统控制进水管电磁阀再次开启，废水通过进水管再次流入反应容器，重复上述操作步骤，即可实现磁性纳米催化剂的再利用和废水的自动化处理。
与现有技术相比，采用上述技术方案的本发明具有如下优点：(1)处理装置配件简单，安装方便，便于运行维护；(2)操作工艺自动化，可以实现工业上连续化、规模化生产的要求，节约时间和成本；(3)能够实现自动、实时、连续监测，极大地减轻了操作人员的工作量，达到废水自动化处理的目的。
附图说明
图1是本发明的基于磁性纳米催化剂的废水自动化处理装置的结构示意图，其中：1、反应容器；2、封盖；3、底座；4、电磁分离器；5、水位监测仪；6、进水管接口；7、进水管；8、进水管电磁阀；9、加药管接口；10、加药管；11、加药管电磁阀；12、电动机；13、转杆；14、转叶；15、水质监测仪；16、传感器；17、排水管接口；18、排水管；19、排水管电磁阀；20、PLC控制系统；21、蜂鸣器。
具体实施方式
参照图1可知，本发明的基于磁性纳米催化剂的废水自动化处理装置，包括反应装置、搅拌装置和自动化控制装置，其中：
反应装置包括反应容器1(优选具有圆柱体外形)、封盖2和底座3；所述反应容器1的上部设置有进水管接口6，下部设置有排水管接口17，所述封盖2的上方设置有加药管接口9，所述进水管接口6、排水管接口17和加药管接口9分别与进水管7、排水管18和加药管10流路连接；
搅拌装置包括电动机12、转杆13和转叶14；所述封盖2的上方设置有所述电动机12，优选位于所述封盖2的轴线上；所述转杆13的一端与所述电动机12连接，另一端穿过所述封盖2并且伸入所述反应容器(1)的内部(优选伸入的深度不小于反应容器深度的2/3)；所述转杆(13)上设置有所述转叶(14)(优选半径为所述反应容器(1)的横截面半径的1/4～1/2，并且优选数量不少于3个，更优选沿所述转杆(13)的轴向等距设置)；
自动化控制装置包括电磁分离器4、水位监测仪5、水质监测仪15、传感器16、进水管电磁阀8、排水管电磁阀19、加药管电磁阀11、PLC控制系统20和蜂鸣器21；所述反应容器1和所述底座3之间设置有所述电磁分离器4(优选半径与反应容器的横截面半径相等，并且优选吸力不小于100kg)，用于分离回收磁性纳米催化剂；所述反应容器1的内部设置有所述水位监测仪5，用于监测所述反应容器1中的水位；所述封盖2的上方设置有所述水质监测仪15，用于监测废水中污染物的浓度；所述反应容器1的内部设置有所述传感器16，所述传感器16与所述水质监测仪15电路连接，用于将监测数据发送至所述水质监测仪15；所述进水管7、排水管18和加药管10上分别设置有所述进水管电磁阀8、排水管电磁阀19和加药管电磁阀11，用于开启和关闭各个管路和所述反应容器1之间的流路；所述PLC控制系统20分别与所述电磁分离器4、水位监测仪5、水质监测仪15、进水管电磁阀8、排水管电磁阀19、加药管电磁阀11、电动机12和蜂鸣器21电路连接，用于接收来自于所述水位监测仪5和水质监测仪15的监测数据以及向所述电动机12、电磁分离器4、电磁阀8、11和19以及蜂鸣器21发送控制指令。
利用上述装置进行废水自动化处理的具体步骤如下：
(1)PLC控制系统20控制进水管电磁阀8开启，废水通过进水管7流入反应容器1，水位监测仪5连续实时地向PLC控制系统20发送水位监测数据；
(2)当反应容器1中的水位上升至设定值时，首先PLC控制系统20控制进水管电磁阀8关闭，停止废水流入反应容器1，接着PLC控制系统20控制电动机12开启，通过转杆13带动转叶14旋转，最后PLC控制系统20控制加药管电磁阀11开启，磁性纳米催化剂和用于废水处理的其他组分流入反应容器1，水质监测仪15连续实时地向PLC控制系统20发送水质监测数据；
(3)反应结束后，当水质监测数据未达到设定值时，PLC控制系统20控制蜂鸣器21开启，蜂鸣器21开始报警，操作人员收到报警信号后根据实际的水质情况添加除磁性纳米催化剂以外的其他组分，进行补充处理，直至水质监测数据达到设定值；当水质监测数据达到设定值时，首先PLC控制系统20控制电动机12关闭，转叶14停止搅拌，接着PLC控制系统20控制电磁分离器4开启，吸附废水处理液中的磁性纳米催化剂，最后PLC控制系统20控制排水管电磁阀19开启，废水处理液通过排水管18流出反应容器1，水位监测仪5连续实时地向PLC控制系统20发送水位监测数据；
(4)当反应容器1中的水位下降至恒定值(5～10秒不发生变化)时，首先PLC控制系统20控制排水管电磁阀19关闭，停止废水处理液流出反应容器1，接着PLC控制系统20控制电磁分离器4关闭，解吸电磁分离器4上的磁性纳米催化剂，最后PLC控制系统20控制进水管电磁阀8再次开启，废水通过进水管7再次流入反应容器1，重复上述操作步骤，即可实现磁性纳米催化剂的再利用和废水的自动化处理。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容而做出的等效替换或修改均包括在本发明的保护范围之内。