公布日：2023.12.12
申请日：2023.10.19
分类号：C02F1/28(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;C02F1/48(2023.01)I
摘要
本发明涉及一种再生循环系统、污水处理系统及方法，包括控制器，再生反应装置，包括至少两个反应腔，各反应腔分别配置有与之连通的排放机构，控制器分别与各排放机构电连接，用于控制各排放机构依次、循环排放各反应腔内反应后的物质，进料装置，包括主输送通道和出料口，出料口与主输送通道相连通，用于配合各反应腔，再生剂投加装置，与各反应腔相配合，以及动作机构，动作机构、排放机构以及再生剂投加装置分别与控制器电连接，控制器分别通过动作机构和再生剂投加装置来实现出料口与各反应腔、再生剂投加装置与各反应腔的依次、循环连通；本系统，不仅可以连续运行，而且可以高效还原和再生磁性吸附剂，显著提高磁性吸附剂的回收效率。
权利要求书
1.一种再生循环系统，其特征在于，包括起控制作用的控制器，再生反应装置，再生反应装置包括至少两个反应腔，反应腔用于提供再生反应场所，各反应腔分别配置有与之连通的排放机构，控制器分别与各排放机构电连接，用于控制各排放机构依次、循环排放各反应腔内反应后的物质，进料装置，进料装置包括主输送通道和至少一个出料口，出料口与主输送通道相连通，用于配合各反应腔，主输送通道用于承接上游输送出来的磁性物质，并使磁性物质经由出料口输入各反应腔，再生剂投加装置，与各反应腔相配合，以及动作机构，动作机构、排放机构以及再生剂投加装置分别与控制器电连接，控制器通过动作机构来控制出料口与各反应腔依次、循环连通，并通过再生剂投加装置向各反应腔内依次、循环定量投加适配磁介质的再生剂，及通过排放机构依次、循环排放各反应腔内反应后的物质。
2.根据权利要求1所述的再生循环系统，其特征在于，进料装置配置有至少两个出料口，出料口的数目适配反应腔，各出料口分别与主输送通道相连通，各出料口分别设置于与各反应腔相连通的位置处，动作机构为配置于进料装置的若干进料通断器，各进料通断器分别与控制器电连接，控制器通过各进料通断器分别控制各出料口的通断状态；和/或所述再生剂投加装置包括容器，用于配置和/或储存再生剂，主投加通道，与容器相连通，并与反应腔相配合，用于输出再生剂，以及投加泵，与主投加通道相连通，并与控制器电连接，用于在控制器的控制下定量输出再生剂；和/或所述排放机构包括子排放通道，与反应腔相连通，以及排放通断器，与控制器电连接，控制器通过各排放通断器来控制各子排放通道依次循环连通断开。
3.根据权利要求2所述的再生循环系统，其特征在于，所述进料装置还包括至少两根子输送通道，各子输送通道的一端分别连接于主输送通道，另一端分别构造有出料口，各进料通断器分别设置于各子输送通道；再生剂投加装置还包括至少两根子投加通道，各子投加通道的一端分别与主投加通道相连，各子投加通道的另一端分别与各反应腔相连通，各子投加通道分别设置有投药通断器，控制器分别与各投药通断器电连接，用于控制各投药通断器的通断。
4.根据权利要求1所述的再生循环系统，其特征在于，动作机构配置于进料装置，并传动连接主输送通道，动作机构用于调节出料口的位置，各反应腔分别按设定的规则排布，并与出料口相配合，控制器通过调节出料口的位置来使出料口依次、循环与各反应腔相连通；或者，所述再生反应装置活动约束于底座，动作机构传动连接再生反应装置，动作机构用于驱动再生反应装置相对于底座动作，出料口设置于固定位置处，并位于各反应腔的动作路径上，控制器通过调节各反应腔的位置来使各反应腔依次、循环与各出料口相连通。
5.根据权利要求1-4任一所述的再生循环系统，其特征在于，进料装置的上游还设置有一级磁回收装置，主输送通道与一级磁回收装置相连通，一级磁回收装置用于承接上游输送出来的磁性污泥，及用于通过磁力分离和回收磁性污泥中的磁性物质。
6.根据权利要求5所述的再生循环系统，其特征在于，还包括解絮机，所述解絮机配置于一级磁回收装置的上游，解絮机与一级磁回收装置相连通，解絮机用于承接上游输送出来的磁性污泥，及用于打散磁性污泥；和/或所述进料装置的上游还设置有第二腔体，主输送通道与第二腔体相连通，第二腔体与一级磁回收装置相连通，第二腔体用于承接和储存由一级磁回收装置所分离出来的磁性物质；和/或再生反应装置还包括设置于反应腔的搅拌器，各搅拌器分别与控制器电连接。
7.根据权利要求1-4任一所述的再生循环系统，其特征在于，还包括监测模块，监测模块与控制器电连接，用于监测反应腔内磁性物质的量，当监测模块监测到反应腔内磁性物质的量达到所设置的阈值时，控制器控制进料装置停止向该反应腔输送磁性物质，并控制进料装置向另一个反应腔输送磁性物质。
8.一种连续还原和再生磁性吸附剂的方法，采用权利要求7所述的再生循环系统，所述方法包括，利用进料装置向第一个反应腔内连续输送磁性物质，并利用再生剂投加装置向该反应腔内同步投加定量适配磁介质的再生剂，同时利用监测模块实时监测该反应腔内磁性物质的量是否达到所设定的阈值，当未达到所设定的阈值时，继续利用进料装置和再生剂投加装置向该反应腔内输送磁性物质和再生剂，当达到所设定的阈值时，停止向该反应腔输送磁性物质和再生剂，并开始利用进料装置向第二个反应腔内连续输送磁性物质、利用再生剂投加装置向第二个反应腔内同步投加再生剂，监测第一个反应腔停止输送磁性物质后的时长，当该时长达到所预设的时长时，通过排放机构排放该反应腔内反应后的混合物，如此循环。
9.一种污水处理系统，其特征在于，采用具有吸附功能的磁性吸附剂作为磁介质，包括权利要1-7任一所述的再生循环系统，还包括吸附反应箱、设置于吸附反应箱下游的磁混凝反应装置以及设置于磁混凝反应装置下游并用于分离污水中磁性污泥的磁分离设备，其中，磁分离设备中用于排放磁性污泥的排泥口与进料装置相连通，排放机构与吸附反应箱的上游或吸附反应箱相连通。
10.一种污水处理工艺，其特征在于，采用权利要求9所述的污水处理系统，并采用具有吸附功能的磁性吸附剂作为磁介质，所述工艺包括，步骤1、使废水与磁介质在吸附反应箱内充混合，以利用磁介质吸附废水中的至少一种溶解性指标；步骤2、将废水输入磁混凝反应装置中，并向磁混凝反应装置内投加混凝剂和絮凝剂，以使磁介质和污染物形成磁性絮体，并沿着废水一起进入后续的磁分离设备；步骤3、利用磁分离设备分离出废水中的磁性絮体并形成磁性污泥，磁性污泥经由磁分离设备的排泥口排出，并经由进料装置依次输入各反应腔；步骤4、向反应腔内投加定量适配磁性吸附剂的再生剂，以利用再生剂还原和再生磁性吸附剂；步骤5、再生的磁性吸附剂通过回流泵定量回流到吸附反应箱的上游或吸附反应箱，以使磁性吸附剂重复循环利用。
发明内容
本发明第一方面要解决，在利用磁性吸附剂作为磁介质的污水处理工艺中，现有技术缺乏可以连续还原和再生磁性吸附剂的再生系统，导致影响污水处理系统的正常连续运行，而且磁介质的再生回收效率低的问题，提供了一种可以解决该技术问题的再生循环系统，主要构思为：
一种再生循环系统，包括起控制作用的控制器，
再生反应装置，再生反应装置包括至少两个反应腔，反应腔用于提供再生反应场所，各反应腔分别配置有与之连通的排放机构，控制器分别与各排放机构电连接，用于控制各排放机构依次、循环排放各反应腔内反应后的物质，
进料装置，进料装置包括主输送通道和至少一个出料口，出料口与主输送通道相连通，用于配合各反应腔，主输送通道用于承接上游输送出来的磁性物质，并使磁性物质经由出料口输入各反应腔，
再生剂投加装置，与各反应腔相配合，以及
动作机构，动作机构、排放机构以及再生剂投加装置分别与控制器电连接，控制器通过动作机构来控制出料口与各反应腔依次、循环连通，并通过再生剂投加装置向各反应腔内依次、循环定量投加适配磁介质的再生剂，及通过排放机构依次、循环排放各反应腔内反应后的物质。在本方案中，通过在再生反应装置中配置至少两个反应腔，可以解决提供反应场所的问题；通过设置进料装置，并使出料口与反应腔相配合，可以解决承接和输送上游磁性物质的问题；通过设置再生剂投加装置，并使得再生剂投加装置与反应腔相配合，可以解决向反应腔内投加再生剂的问题；通过配置动作机构，并使动作机构与控制器电连接，使得控制器可以通过动作机构来控制出料口与各反应腔依次、循环连通，从而解决连续、不间断承接上游磁性物质的问题；通过配置再生剂投加装置，并使再生剂投加装置与控制器电连接，使得控制器可以通过再生剂投加装置来控制各反应腔内依次、循环定量投加适配磁介质的再生剂，解决连续、定量投加再生剂的问题；通过为各反应腔分别配置排放机构，并使排放机构与控制器电连接，使得控制器可以通过排放机构依次、循环排放各反应腔内反应后的物质，解决连续排放的问题；也就是说，本系统中，动作机构、排放机构以及再生剂投加装置在控制的协调控制下，三者配合运行，以实现连续承接磁性物质、连续还原再生磁性吸附剂、连续排放所还原磁性吸附剂的目的，不仅可以与污水处理系统相配合并可以连续、不间断运行，而且可以高效还原和再生磁性吸附剂，显著提高系统运行过程中磁性吸附剂的回收效率。
为提高再生效率和再生的经济性，进一步的，进料装置的上游还设置有一级磁回收装置，主输送通道与一级磁回收装置相连通，一级磁回收装置用于承接上游输送出来的磁性污泥，并用于通过磁力分离和回收磁性污泥中的磁性物质。在本方案中，通过在上游配置一级磁回收装置，可以利用一级磁回收装置从磁性污泥中分离出磁性物质，并可以将磁性物质输入下游的反应腔，以便单独对所分离出来的磁性物质进行处理，避免了污泥的干扰，而分离出来的污泥单独排放，避免进入反应腔，这样一方面有利于降低反应腔中再生剂的投加量，从而有利于降低成本，另一方面使得再生剂与磁性物质可以更充分的接触和反应，从而有利于高效还原和再生磁介质。
为解决低成本、高效分离和再生磁性污泥中磁性物质的问题，进一步的，还包括解絮机，所述解絮机配置于一级磁回收装置的上游，解絮机与一级磁回收装置相连通，解絮机用于承接上游输送出来的磁性污泥，及用于打散磁性污泥。通过配置解絮机，可以实现磁性污泥的物理破碎，更有利于后续在一级磁回收装置中分离出磁性污泥中的磁性物质，可以提高磁性污泥中磁性物质的回收率，并可以降低污泥中所残留磁性物质的含量，既有利于降低运行成本，又有利于节能环保。
为解决提高系统稳定性的问题，进一步的，所述进料装置的上游还设置有第二腔体，主输送通道与第二腔体相连通，第二腔体与一级磁回收装置相连通，第二腔体用于承接和储存由一级磁回收装置所分离出来的磁性物质。在本方案中，第二腔体具有一定的容量，以便在反应腔与一级磁回收装置之间起到缓冲、调节以及防止外溢的作用，使得整个系统的运行更稳定，可以满足各种工况的需求。
进一步的，再生反应装置还包括设置于反应腔的搅拌器，各搅拌器分别与控制器电连接。以便再生剂与磁性物质充分接触并反应，有利于提高反应效果和效率。
本发明第四方面要解决主输送通道可以依次、循环与各反应腔相连通的问题，一些方案中，进料装置配置有至少两个出料口，出料口的数目适配反应腔，各出料口分别与主输送通道相连通，各出料口分别设置于与各反应腔相连通的位置处，
动作机构为配置于进料装置的若干进料通断器，各进料通断器分别与控制器电连接，控制器通过各进料通断器分别控制各出料口的通断状态。从而使得各出料口可以分别与所对应的反应腔依次、循环连通，达到连续输送磁性物质的目的。
优选的，所述进料装置还包括至少两根子输送通道，各子输送通道的一端分别连接于主输送通道，另一端分别构造有出料口，各进料通断器分别设置于各子输送通道。使用时，可以利用控制器控制各进料通断器的通断，从而达到控制各子输送通道通断的目的。
为解决定量投加再生剂的问题，一些方案中，所述再生剂投加装置包括容器，用于配置和/或储存再生剂，
主投加通道，与容器相连通，并与反应腔相配合，用于输出再生剂，以及
投加泵，与主投加通道相连通，并与控制器电连接，在控制器的控制下定量输出再生剂。通过控制器控制投加泵，可以达到向反应腔内定量输送再生剂的目的。
为解决依次、循环投加再生剂的问题，一些方案中，再生剂投加装置还包括至少两根子投加通道，各子投加通道的一端分别与主投加通道相连，各子投加通道的另一端分别与各反应腔相连通，各子投加通道分别设置有投药通断器，控制器分别与各投药通断器电连接，用于控制各投药通断器的通断。以便依次、循环向各反应腔内投加再生剂。
为排放反应腔内反应后的物质，一些方案中，所述排放机构包括子排放通道，与反应腔相连通，以及
排放通断器，与控制器电连接，控制器通过各排放通断器来控制各子排放通道依次循环连通、断开。从而达到依次、循环排空各反应腔的目的。
为解决主输送通道依次、循环与各反应腔相连通的问题，一些方案中，动作机构配置于进料装置，并传动连接主输送通道，动作机构用于调节出料口的位置，
各反应腔分别按设定的规则排布，并与出料口相配合，
控制器通过调节出料口的位置来使出料口依次、循环与各反应腔相连通。在本方案中，各反应腔的位置是固定不变的，出料口的位置可以通过动作机构进行改变，从而使得出料口可以在控制器的控制下依次、循环与各反应腔相连通，解决连续运行的问题。
优选的，动作机构用于驱动出出料口直线动作，各反应腔分别沿直线排布，并位于出料口的动作路径上。
优选的，所述动作机构为直线模组、气缸、电推杆或液压缸。以便沿直线方向调节出料口的位置。
为解决依次、循环投加再生剂的问题，一些方案中，所述再生剂投加装置包括用于配置和/或储存再生剂的容器、用于输出再生剂的主投加通道以及投加泵，主投加通道与容器相连通，并与反应腔相配合，投加泵与主投加通道相连通，并与控制器电连接，用于在控制器的控制下定量输出再生剂；
还包括至少两根子投加通道，各子投加通道的一端分别与主投加通道连通，另一端分别与各反应腔相连通，各子投加通道分别设置有投药通断器，控制器分别与各投药通断器电连接，用于控制各投药通断器的通断；
或者，动作机构传动连接主投加通道，用于调节主投加通道的位置，控制器通过调节主投加通道的位置来使主投加通道依次、循环与各反应腔相连通。
为解决主输送通道依次、循环与各反应腔相连通的问题，一些方案中，所述再生反应装置活动约束于底座，动作机构传动连接再生反应装置，动作机构用于驱动再生反应装置相对于底座动作，
出料口设置于固定位置处，并位于各反应腔的动作路径上，
控制器通过调节各反应腔的位置来使各反应腔依次、循环与各出料口相连通。在本方案中，各反应腔的位置是可以改变的，而进料装置中出料口的位置是固定的，从而可以通过调节各反应腔的位置来使各反应腔依次与出料口相连通，解决连续运行的问题。
优选的，所述再生反应装置可移动的约束于底座，各反应腔按线性排布，所述动作机构采用的是直线模组或伸缩器件。动作机构可以驱动各反应腔直线移动，以便沿直线方向调节各反应腔的位置，使得反应腔可以与出料口相配合。
优选的，所述再生反应装置可转动的约束于底座，各反应腔分别沿再生反应装置回转中心的圆周方向布置，所述动作机构包括电机，电机传动连接再生反应装置，电机与控制器电连接。动作机构可以在控制器的控制下驱动各反应腔转动，以便沿圆周方向调节各反应腔的位置，使得各反应腔可以轮流与出料口对准并形成配合。
为解决依次、循环投加再生剂的问题，方案一中，再生剂投加装置连接于再生反应装置，动作机构用于驱动再生剂投加装置和再生反应装置同步动作，
所述再生剂投加装置包括用于配置和/或储存再生剂的容器、用于输出再生剂的主投加通道、投加泵以及至少两根子投加通道，主投加通道与容器相连通，容器连接再生反应装置，各子投加通道的一端分别与主投加通道连通，另一端分别与各反应腔相连通，各子投加通道分别设置有投药通断器，控制器分别与各投药通断器电连接，用于控制各投药通断器的通断，投加泵与主投加通道相连通，并与控制器电连接，用于在控制器的控制下定量输出再生剂。在本方案中，通过将再生剂投加装置和再生反应装置相连在一起，并可以同步动作，使得再生剂投加装置与各反应腔的相对位置不变，从而可以通过控制器控制各投药通断器来循环、连续投加再生剂。
方案二中，所述再生剂投加装置包括用于配置和/或储存再生剂的容器、用于输出再生剂的主投加通道以及投加泵，主投加通道与容器相连通，投加泵与主投加通道相连通，并与控制器电连接，用于在控制器的控制下定量输出再生剂，
主投加通道的出口设置于固定位置处，并位于各反应腔的动作路径上，控制器通过动作机构调节各反应腔的位置，以使各反应腔依次循环与主投加通道相连通。
为解决各反应腔的排放的问题，优选的，再生反应装置的下方还设置有承接容器，在再生剂投加装置动作的过程中，各子排放通道始终对应该承接容器，承接容器用于承接各反应腔排出的物质，
承接容器与主排放通道相连通。以便通过主排放通道向下游统一排放，该设计可以解决再生剂投加装置因为动作而使得各反应腔的位置部固定，导致不便于统一排放的问题。
本发明第五方面要解决获得更纯净磁介质的问题，进一步的，还包括二级磁回收装置，二级磁回收装置配置于再生反应装置的下游，并与排放机构相连通，二级磁回收装置用于通过磁力吸附和分离混合物中的磁介质。一方面，通过配置二级磁回收装置，可以与一级磁回收装置形成配合，实现两级磁回收，另一方面，可以获得纯净、且具有吸附功能的磁介质，使得回流磁介质的同时，可以消除再生液、剩余的再生剂等的影响，不会向废水中引入新的污染物，而且由于回流的仅是磁介质，从而有利于精确控制所回流的磁介质的量，有利于提高出水效果。
为解决提高分离效果的问题，进一步的，再生反应装置与二级磁回收装置之间还配置有解絮机，解絮机通过排放机构与反应腔相连通，并与二级磁回收装置相连通。利用解絮机可以进一步打散混合物，使得混合物中的磁介质分离更彻底，从而达到提高分离效果的目的。
进一步的，二级磁回收装置的下游还设置有第三腔体，第三腔体与二级磁回收装置相连通，用于储存从二级磁回收装置分离出来的磁介质。有利于提高本系统的稳定性，且有利于本系统适用于不同的工况。
为解决自动连续运行的问题，进一步的，还包括监测模块，监测模块与控制器电连接，用于监测反应腔内磁性物质的量，当监测模块监测到反应腔内磁性物质的量达到所设置的阈值时，控制器控制进料装置停止向该反应腔输送磁性物质，并控制进料装置向另一个反应腔输送磁性物质。从而可以实现磁性物质的连续承接和输送。
一种连续还原和再生磁性吸附剂的方法，采用所述的再生循环系统，所述方法包括，利用进料装置向第一个反应腔内连续输送磁性物质，并利用再生剂投加装置向该反应腔内同步投加定量适配磁介质的再生剂，同时利用监测模块实时监测该反应腔内磁性物质的量是否达到所设定的阈值，
当未达到所设定的阈值时，继续利用进料装置和再生剂投加装置向该反应腔内输送磁性物质和再生剂，
当达到所设定的阈值时，停止向该反应腔输送磁性物质和再生剂，并开始利用进料装置向第二个反应腔内连续输送磁性物质、利用再生剂投加装置向第二个反应腔内同步投加再生剂，
监测第一个反应腔停止后的时长，当该时长达到所预设的时长时，通过排放机构排放该反应腔内反应后的混合物，
如此循环。即可连续还原和再生磁性吸附剂，效率非常高。
一种污水处理系统，采用具有吸附功能的磁性吸附剂作为磁介质，包括所述的再生循环系统，还包括吸附反应箱、设置于吸附反应箱下游的磁混凝反应装置以及设置于磁混凝反应装置下游并用于分离污水中磁性污泥的磁分离设备，其中，
磁分离设备中用于排放磁性污泥的排泥口与进料装置中的主输送通道相连通，
排放机构与吸附反应箱的上游或吸附反应箱相连通。通过本再生循环系统与现有污水处理系统的配合，不仅可以有效去除废水中的非溶解性指标，而且还可以有效去除部分溶解性指标，且无需与现有的生化工艺相配合，从而可以有效解决现有生化工艺存在的不足。
一种污水处理工艺，采用所述的污水处理系统，并采用具有吸附功能的磁性吸附剂作为磁介质，所述工艺包括，
步骤1、使废水与磁介质在吸附反应箱内充分混合，以利用磁介质吸附废水中的至少一种溶解性指标；
步骤2、将废水输入磁混凝反应装置中，并向磁混凝反应装置内投加混凝剂和絮凝剂，以使磁介质和污染物形成磁性絮体，并沿着废水一起进入后续的磁分离设备；
步骤3、利用磁分离设备分离出废水中的磁性絮体并形成磁性污泥，磁性污泥经由磁分离设备的排泥口排出，并经由进料装置依次输入各反应腔；
步骤4、向反应腔内投加定量适配磁性吸附剂的再生剂，以利用再生剂还原和再生磁性吸附剂；
步骤5、再生的磁性吸附剂通过回流泵定量回流到吸附反应箱的上游或吸附反应箱，以使磁性吸附剂重复循环利用。采用该工艺，不仅可以有效去除废水中的非溶解性指标，而且还可以有效去除部分溶解性指标，无需与现有的生化工艺相配合，并可以再生和循环利用磁性吸附剂，既可以解决磁性吸附剂的再生、循环利用问题，又可以更好、更高效、更经济的净化废水。
与现有技术相比，使用本发明提供的一种再生循环系统、污水处理系统、方法及工艺，通用性好，不仅可以连续运行，而且可以高效还原和再生能够吸附溶解性指标的磁性吸附剂，可以显著提高磁性吸附剂的回收效率。
（发明人：吉青青;李灿;易洋;肖波;杨涛;黄光华）
