本发明涉及的含油污水高效处理装置，特别是涉及应用于污水处理装置的一种含油污水高效处理装置。
背景技术：
1、含油污水是石油开采、炼油、石化、冶金、机械加工等行业常见的工业废水，其中油类物质、悬浮固体、重金属等污染物浓度高，直接排放会对土壤、地表水和地下水造成严重污染，威胁生态环境安全和人体健康，传统的含油污水处理工艺如絮凝、气浮、过滤、吸附等，存在处理效率低、设备投资大、运行成本高、二次污染风险大等问题，难以满足日益严格的环保排放标准和水回用要求。
2、中国发明专利cn114590869b公开了ipc分类号为c02f的一种含油污水的离心分离处理装置，通过旋转的离心扇叶搅动水流，利用离心力实现油水分离和砂石去除，该装置结构简单，分离效率较高，但处理能力有限，且不能有效去除水中的细小油滴和乳化油，出水水质难以保证，此外，沉淀的油泥和砂石需要人工定期清理，运行管理不便。
3、中国发明专利cn114656069b公开了一种含油污水安全处理装置，通过自动清洗的滤网截留水中悬浮物和浮油，并利用刮板去除水面浮渣，提高了净化效果，但该装置过滤精度有限，滤网易堵塞，清洗频率高，且不能去除水中溶解性污染物，浮渣刮除装置结构复杂，能耗高，易损坏。
4、上述专利装置主要针对含油污水中悬浮物、游离油的去除，虽然在一定程度上实现了油水分离，但对细小乳化油滴、溶解性有机物等去除效果不佳，不能实现深度处理，出水难以达到回用标准，此外，现有装置普遍存在占地面积大、设备投资高、运行成本高、管理不便等问题，难以满足含油污水就地处理和回用的需求，尤其不适合应用于偏远油田、海上平台等缺乏淡水和电力的场合。
技术实现思路
1、针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题现有技术虽然在一定程度上实现了油水分离，但对细小乳化油滴、溶解性有机物等去除效果不佳，不能实现深度处理，出水难以达到回用标准，此外，现有装置普遍存在占地面积大、设备投资高、运行成本高、管理不便的问题。
2、为解决上述问题，本发明提供了一种含油污水高效处理装置，包括控制器和反应室主体，反应室主体内壁接触设置有多个磁性纳米粒子电极，反应室主体底端外壁固定连接有多个超声换能器，反应室主体底端外壁固定连接有多个线圈，多个反应室主体内设有浮环，浮环位于磁性纳米粒子电极顶端，浮环内固定连接有多个排沫支管，多个排沫支管相互靠近的一端固定连接有同一个排沫总管，多个排沫支管底端均开设有多个通孔，反应室主体顶端固定连接有气体收集室，气体收集室内固定连接有对称设置的氢气分离膜和氧气分离膜，气体收集室顶端与氢气分离膜和氧气分离膜对应位置分别固定连接有氢气导管和氧气导管，反应室主体顶端固定连接有燃料电池，磁性纳米粒子电极表面修饰有磁性絮凝剂，磁性纳米粒子电极为铁氧体制成，燃料电池与控制器电连接，控制器包括磁场发生模块、超声波发生模块和电化学模块，超声换能器与超声波发生模块电连接，线圈与磁场发生模块电连接，反应室主体和排沫总管分别与电化学模块的阳极和阴极电连接，电化学模块用于在反应室主体和排沫总管之间施加电压。
3、在上述含油污水高效处理装置中，利用电解法原位产生高效絮凝剂，并利用外加磁场强化油水固分离效果，具体地，在反应器中布置改性磁性纳米粒子电极，通入含油污水并施加电压，电极阳极溶出fe+，进一步水解生成fe(oh)胶体絮凝剂，在酸性条件下，絮凝剂带正电荷，可吸引污水中带负电的油滴和悬浮颗粒，形成疏松的絮体，在外加磁场和超声波作用下，絮体不断聚集长大，进一步吸附包覆污染物，最终在重力和磁场作用下快速分离，电解过程同时产生氢气和氧气，经收集、分离后用于发电，停止通电并施加反向磁场，可使吸附的污染物从磁性电极上脱离并排出，实现电极的再生和循环利用。
4、作为本技术的进一步改进，磁性纳米粒子电极为球形，磁性纳米粒子电极表面修饰有催化材料，催化材料为铂或钯。
5、作为本技术的再进一步改进，催化材料和磁性絮凝剂在磁性纳米粒子电极表面交替设置，反应室主体底端为半球型结构，反应室主体顶端为圆柱体结构。
6、作为本技术的更进一步改进，反应室主体为导电的非磁性材料制成，浮环为中空的环形结构，多个线圈外端固定连接有同一个线圈固定架。
7、作为本技术的又一种改进，氢气导管和氧气导管远离气体收集室一端分别与燃料电池相连接，排沫总管顶端贯穿气体收集室并延伸至气体收集室上侧，且贯穿部分与外部泡沫收集系统相连接。
8、作为本技术的又一种改进的补充，排沫总管外端与气体收集室顶端滑动连接，反应室主体两端分别固定连接有进液管和排液管。
9、作为本技术的又一种改进的补充，反应室主体底端固定连接有排渣管，线圈固定架底端固定连接有支架，浮环、排沫支管和排沫总管均为非磁性导电材料制成。
10、作为本技术的再一种改进，催化材料和磁性絮凝剂在磁性纳米粒子电极表面交替设置的层数为2-10层，每层催化材料与磁性絮凝剂的质量比优选为1:0.5-1:5，催化材料和磁性絮凝剂采用溶液浸渍、原位还原、化学镀的采用溶液浸渍、原位还原或化学镀的方式三者中任意一种方式方式在磁性纳米粒子电极表面交替沉积。
11、一种含油污水高效处理装置，其使用方法包括以下步骤：
12、s1、将絮凝剂与磁性纳米粒子电极混合，使磁性纳米粒子电极表面带有电荷或活性基团，能够吸附油滴、悬浮物等污染物；
13、s2、将预处理后去除污水中大颗粒悬浮物的水通过支架引入反应室主体，施加磁场和电压，使磁性纳米粒子电极溶解，释放出金属离子fe²+，这些金属离子在水中发生水解反应，生成带正电荷的胶体粒子，吸附带负电荷的油滴和悬浮物，形成絮状物；
14、s3、调节电流大小，影响磁性纳米粒子电极的溶解速率和产生的金属离子数量，从而影响油水分离效果；同时调节磁场强度和方向，使磁性纳米粒子电极上的磁性絮凝剂涂层中的磁性粒子排列整齐，促进油滴和悬浮物向磁性区域聚集，增强絮凝效果；
15、s4、在浮力作用下，使絮状物上浮至浮环处，通过排沫支管和排沫总管将絮状物连续排出；
16、s5、继续通入含油污水，重复步骤s2-s4，直至污水处理完毕；
17、s6、定期开启超声波发生模块，产生高频振动，使吸附在磁性纳米粒子电极表面的油污和絮状物脱落，并通过排渣管排出，对磁性纳米粒子电极进行再生；同时施加外部磁场，引导脱落的磁性絮凝剂向磁场方向移动和集中，实现与废水的分离，分离后的磁性絮凝剂经清洗后回用；
18、s7、收集处理过程中电解产生的氢气和氧气，经气体收集室、氢气分离膜和氧气分离膜分离后，引入燃料电池发电，实现能量回收利用。
19、综上所述，本技术具有以下有益效果：
20、1.高效深度处理含油污水，本发明通过将电解、磁分离、超声波等多种技术耦合，构建了一套高效的含油污水处理装置，在电解作用下，磁性纳米粒子电极2不断溶出fe2+离子，与水发生水解反应生成fe(oh)3胶体絮凝剂，可快速吸附水中油滴和悬浮物形成絮状物，在外加磁场和超声波协同作用下，絮状物团聚、脱水、上浮和分离的速率大大提高，出水中油类物质、悬浮物、重金属等污染物去除率较高，满足石油、化工行业含油污水排放和回用标准。
21、2.设备投资省、运行成本低，与传统含油污水处理设施相比，本发明装置体积小、重量轻、结构紧凑，磁性纳米粒子电极2采用廉价的铁氧体材料制备，电极使用寿命长，通过优化电解质配方和电解工艺，fe2+溶出速率和电流效率显著提高，结合电解气体收集和燃料电池发电，装置运行成本进一步降低，实现了经济高效运行。
22、3.工艺流程短、设备操作维护简便，相比絮凝、气浮、过滤、吸附等常规含油污水处理工艺，本发明将电解和磁分离工艺耦合，减少了处理单元和设备数量，简化了工艺流程，装置实现了连续进水、连续出水和连续排渣，无需人工投加混凝剂，全自动智能化控制，一人即可管理多台设备，减轻了劳动强度，超声波和磁场再生措施保证了装置长周期稳定运行，设备检修周期可延长至1年以上。
23、4.环境友好、资源能源回收利用显著，本发明以水为电解质，无需额外添加酸碱和氧化还原物质，电解过程清洁环保，电解和磁分离工艺在室温常压下进行，无须加热和加压，无二次污染物排放，废弃磁性纳米粒子电极可回收利用，电解产生的氢气和氧气可用于发电和化工合成，实现了废弃物减量化和资源化。
24、5.适用范围广、可移动性强，本发明对含油污水的来源和组成无特殊要求，适用于石油开采、炼油、石化、冶金、机加工等行业高浓度含油污水的就地处理和回用，尤其适合偏远油田、海上平台等缺乏电力和淡水的场合，体现出显著的技术经济优势，本发明还可根据实际需求，灵活调整设备处理规模，实现小型化、集成化和移动化，便于成套设备的出厂制造、运输安装和现场调试，大大拓宽了应用范围和推广前景。
1.一种含油污水高效处理装置，其特征在于：包括控制器和反应室主体（1），所述反应室主体（1）内壁接触设置有多个磁性纳米粒子电极（2），所述反应室主体（1）底端外壁固定连接有多个超声换能器（3），所述反应室主体（1）底端外壁固定连接有多个线圈（4），多个所述反应室主体（1）内设有浮环（5），所述浮环（5）位于磁性纳米粒子电极（2）顶端，所述浮环（5）内固定连接有多个排沫支管（6），多个所述排沫支管（6）相互靠近的一端固定连接有同一个排沫总管（7），多个所述排沫支管（6）底端均开设有多个通孔，所述反应室主体（1）顶端固定连接有气体收集室（8），所述气体收集室（8）内固定连接有对称设置的氢气分离膜（9）和氧气分离膜（10），所述气体收集室（8）顶端与氢气分离膜（9）和氧气分离膜（10）对应位置分别固定连接有氢气导管（11）和氧气导管（12），所述反应室主体（1）顶端固定连接有燃料电池（13），所述磁性纳米粒子电极（2）表面修饰有磁性絮凝剂，所述磁性纳米粒子电极（2）为铁氧体制成，所述燃料电池（13）与控制器电连接，所述控制器包括磁场发生模块、超声波发生模块和电化学模块，所述超声换能器（3）与超声波发生模块电连接，所述线圈（4）与磁场发生模块电连接，所述反应室主体（1）和排沫总管（7）分别与电化学模块的阳极和阴极电连接，所述电化学模块用于在反应室主体（1）和排沫总管（7）之间施加电压。
2.根据权利要求1所述的一种含油污水高效处理装置，其特征在于：所述磁性纳米粒子电极（2）为球形，所述磁性纳米粒子电极（2）表面修饰有催化材料，所述催化材料为铂或钯。
3.根据权利要求2所述的一种含油污水高效处理装置，其特征在于：所述催化材料和磁性絮凝剂在磁性纳米粒子电极（2）表面交替设置，所述反应室主体（1）底端为半球型结构，所述反应室主体（1）顶端为圆柱体结构。
4.根据权利要求1所述的一种含油污水高效处理装置，其特征在于：所述反应室主体（1）为导电的非磁性材料制成，所述浮环（5）为中空的环形结构，多个所述线圈（4）外端固定连接有同一个线圈固定架（18）。
5.根据权利要求1所述的一种含油污水高效处理装置，其特征在于：所述氢气导管（11）和氧气导管（12）远离气体收集室（8）一端分别与燃料电池（13）相连接，所述排沫总管（7）顶端贯穿气体收集室（8）并延伸至气体收集室（8）上侧，且贯穿部分与外部泡沫收集系统相连接。
6.根据权利要求1所述的一种含油污水高效处理装置，其特征在于：所述排沫总管（7）外端与气体收集室（8）顶端滑动连接，所述反应室主体（1）两端分别固定连接有进液管（14）和排液管（15）。
7.根据权利要求4所述的一种含油污水高效处理装置，其特征在于：所述反应室主体（1）底端固定连接有排渣管（16），所述线圈固定架（18）底端固定连接有支架（17），所述浮环（5）、排沫支管（6）和排沫总管（7）均为非磁性导电材料制成。
8.根据权利要求2所述的一种含油污水高效处理装置，其特征在于：所述催化材料和磁性絮凝剂在磁性纳米粒子电极（2）表面交替设置的层数为2-10层，每层催化材料与磁性絮凝剂的质量比优选为1:0.5-1:5，所述催化材料和磁性絮凝剂采用溶液浸渍、原位还原或化学镀的方式三者中任意一种方式在磁性纳米粒子电极表面交替沉积。
9.根据权利要求7所述的一种含油污水高效处理装置，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：
