專利名稱：廢水處理系統和方法
技術領域：
本申請公開內容總體上涉及含金屬廢物的工業廢水處理領域。更具體地，本申請公開內容涉及用于從工業廢水中除去受管制的和不受管制的污染物的設備、操作程序、化學過程和物理過程。
背景技術：
許多工業制造過程都產生含有金屬和其他有機和無機污染物的廢水。由于其固有的毒性，因此監管機構對可合法排放到環境中的某些金屬的最大濃度進行了嚴格限制。為了符合這些法規，工廠采用廢水處理工藝以從廢水中除去受管制的物質(regulated substance)。兩種主要的廢水處理方法是化學沉淀法和離子交換法。現今，化學沉淀法是從廢水中除去溶解(離子的)金屬的最常用方法。化學沉淀法典型地需要中和、沉淀、凝結、絮凝、沉降、靜置(setting)/過濾、以及脫水過程操作。其利用在其中加入凝結劑、沉淀劑和其他化學品(如聚合物、硫酸亞鐵、氫氧化鈉、石灰和聚氯化鋁)的一系列罐將金屬轉化成不溶的形式。伴隨著廢水PH的調節，這可使金屬從水中沉淀出來。利用凈化罐使該沉淀物沉降，然后收集淤泥；也可以利用過濾除去該固體。利用壓濾機和干燥機除去淤泥中過多的水。然后將本身是受管制有害廢物的淤泥運送到裝置外，并在裝置外通過與水泥或聚合物混合而使其穩定，然后將其埋在有害物質填埋場中。以這種方式，可將廢水中受管制金屬的濃度降低到符合法規限制的水平，使得水可從該設備中排出。然而，需要對所得有害淤泥進行處理、運輸和處置，用化學沉淀法作為廢水處理的最昂貴、勞動強度大、需要資源且困難的問題之一。化學沉淀法的固有缺點在于其是主動的和添加的過程，因此需要向廢水中加入化學品以便除去受管制金屬。這種方法的副作用在于使許多其他物質的濃度增加，以及使諸如化學需氧量(COD)和電導率等性質惡化；因而需要另外的處理并使得該水不適合再循環或再利用或對于再循環或再利用而言是不經濟的。此外，所除去的金屬不僅不能回收，而且需要專門處理才能使其形成受管制有害物質。作為一種添加過程，化學沉淀法使得需要處理、運輸和填埋的廢物物料的量以數量級的倍數增加。作為一種主動過程，基于適當的操作程序和相對于變動的變量(例如溶液中金屬的種類及其濃度，以及其他物質的存在和濃度)的化學品配量(dosing)來判定化學沉淀法的有效性。化學品的配量不足將導致受管制金屬沉淀和除去不完全，而化學品的配量過多會浪費化學品，產生額外量的淤泥，并使成本增加。目前，由于非法排放造成的后果，大部分廢水處理操作簡單地承擔了額外的成本，并且在它們的處理操作中投入過量的化學物質。 而且，因為每種金屬在不同PH下最佳地形成沉淀，因此在含有幾種金屬的廢水中，調節pH 以使一種金屬沉淀實際上有可能使得另一種金屬重新溶解于廢水中。最后，化學沉淀過程需要較大的占地面積和固定設備。相對而言，離子交換法是一種化學計量的、可逆的、靜電化學反應，其中溶液中的離子與絡合物中的帶相似電荷的離子發生交換。這些絡合物典型地化學結合于形成樹脂的固態的、不溶性的、有機聚合物基質上；其中最常見的是交聯聚苯乙烯。而且，也可以采用各種孔隙率和化學修飾的無機基質(如硅膠)。可通過將二乙烯基苯加入到苯乙烯中來完成聚苯乙烯交聯，其使穩定性增加，但確實會使交換容量(capacity)稍有降低。對于大孔 (介孔)結構，這些離子交換樹脂通常被制造成小珠(Imm)的形式，從而提供非常高且可達到的用于結合官能團絡合物的表面積；其中離子交換反應實際發生的位置。該樹脂的交換容量由交換位置的總數限定，或更具體地，由總共可利用的官能團總數限定。在實際的離子交換反應中，松散地附著于絡合物官能團的離子(例如，鈉(Na+)) 與溶液中的離子(例如，銅(Cu2+))交換；即，鈉離子與絡合物分離并進入溶液中，同時銅離子從溶液中出來并代替絡合物上的鈉離子。存在兩種類型的離子交換樹脂，陽離子交換劑和陰離子交換劑，該陽離子交換劑將帶正電荷的離子(H+，Na+等)與溶液中的帶相似電荷的離子(Cu2+，M2+等)交換，而陰離子交換劑將帶負電荷的離子(0H-)與溶液(氯化物、 硫酸鹽等)中的帶相似電荷的離子交換。基于官能團的構造和化學結構，離子交換樹脂還可以是選擇性的或非選擇性的。 非選擇性樹脂對所有帶相似電荷的離子表現出非常相似的親和力，結果其會吸引并交換所有物質而沒有明顯的優先選擇。選擇性樹脂具有對相似電荷的不同離子表現出不同親和力的專門的官能團，導致其以明確的優先選擇順序吸引離子并將離子與物質交換。最初附著于樹脂的離子(例如，H+、Na+、0H_)具有最小的親和力，這是其會與樹脂遇到的任何其他離子交換位置的原因。一般來說，樹脂對特定離子表現出的相對親和力與對該離子的交換效率和容量直接相關。然而，由于選擇性樹脂基于相對的親和力，所以實際的選擇性也是相對的而不是絕對的。離子交換樹脂在交換離子的容量(能力)已耗盡后可以再生；即，所有官能團已將其原始離子與溶液中的離子交換。這也被稱為“飽和”樹脂，因為其不能吸附任何額外的離子。再生的過程僅僅是原始離子交換的逆反應。首先用清水沖洗該飽和樹脂以去除任何顆粒、固體，或其他污染物。然后使包含高濃度原始離子(例如，包含在酸中的H+離子)的溶液通過該樹脂，導致捕獲在官能團上的離子(例如，Cu2+)與官能團強制地分離而溶解在溶液中，并被來自酸的H+離子代替。根據樹脂的類型(陽離子或陰離子，弱的或強的)，使用不同的化學品來再生樹脂。在選擇性或螯合樹脂的情況下，這些樹脂所表現出的強親和力需要大幅增加再生過程的化學品消耗。再生使得樹脂返回到其原始形式(適于重新使用) 和也被稱為再生劑的溶液，其含有從樹脂中解吸(或汽提，strip)的所有金屬或其他離子。 根據其組成和復雜性，一些再生劑可以由諸如電解沉積(或電解提取，electrowirming)的方法進一步處理以回收金屬。用于再生的化學品消耗以及處理或處置包含金屬的再生劑的困難和成本，是對于含金屬的廢物來說，離子交換法通常不是節省成本的廢水處理選擇的主要原因。
發明內容
在本申請公開內容的第一種實施方案中，根據一種特定實施方式的系統可以包括被構造為用于接收來自前端系統的飽和樹脂罐的真空過濾帶系統，該真空過濾帶系統被構造為從該飽和樹脂罐產生漿料并對該料體進行級聯樹脂沖洗。該系統可進一步包括重復解吸系統(stripping system)，其被構造為用于接收來自特定金屬純化系統的金屬填充的凈化單元。該重復解吸系統可進一步被構造為將多個酸罐內容物順序施加到金屬填充的凈化單元中以產生金屬鹽。可以包括下列特征中的一個或多個。該多個酸罐可以包括三個酸罐。可以通過金屬填充的凈化單元按預先選擇的順序從該多個酸罐中每一個中泵送酸、氧化劑和還原劑中的至少一種。多個酸罐中的每一個均可包括具有不同的累積目標金屬鹽水平的濃度的酸。 該金屬填充的凈化單元可以包括銅、鎳、鋅、和離子交換樹脂中的至少一種。該離子交換樹脂可以是亞氨基二乙酸離子交換樹脂、硅膠、化學修飾的硅膠和其他無機載體(support) 中的至少一種。在一些實施方式中，該重復解吸系統可以被構造為用于將排出物提供到產物平衡罐(surge tank)中。最頻繁使用的酸可以包括在多個酸罐的至少一個中，首先將該最頻繁使用的酸施加到該金屬填充的凈化單元中。第一酸罐可以被構造為將酸分配到該金屬填充的凈化單元中，第二酸罐可以被構造為(將酸)分配到該第一酸罐中，且第三酸罐可以被構造為(將酸)分配到該第二酸罐中。產物緩沖罐可以被構造接收排空到金屬填充的凈化單元中的由第一酸罐所產生的流出液(effluent)。在本申請公開內容的另一種實施方案中，根據一種特定實施方式的方法可以包括在真空過濾帶系統處接收來自前端系統的飽和樹脂罐，并從該飽和樹脂罐產生漿料。該方法可以進一步包括對該漿料進行級聯樹脂沖洗，并在重復解吸系統處接收來自特定金屬純化系統的金屬填充的凈化單元。該方法還可以包括在重復解吸系統處將多個酸罐的內容物順序施加到金屬填充的凈化單元中以產生金屬鹽。可以包括下列特征中的一個或多個。多個酸罐可以包括3個酸罐。該方法也可以包括通過金屬填充的凈化單元按預先選擇的順序從多個酸罐中的每一個中泵送酸。該多個酸罐中的每一個均可以包括不同的酸濃度。金屬填充的凈化單元可以包括銅、鎳、鋅、和離子交換樹脂中的至少一種。該離子交換樹脂可以是亞氨基二乙酸離子交換樹脂。在一些實施方式中，該方法可以進一步包括經由重復解吸系統將排出物提供到產物平衡罐。該方法也可以包括在該多個酸罐的至少一個中包括最頻繁使用的酸，以及首先將該最頻繁使用的酸施加到金屬填充的凈化單元。該方法可以另外地包括將酸從第一酸罐分配到金屬填充的凈化單元中，將酸從第二酸罐分配到第一酸罐中，以及將酸從第三酸罐分配到第二酸罐中。該方法也可以包括在產物平衡罐處接收排空到金屬填充的凈化單元中的由第一酸罐所產生的流出液。下面在附圖和說明書中陳述了一個或多個實施方式的細節。根據說明書、附圖和權利要求書，特征和優點會變得顯而易見。
圖1是根據本申請公開內容的廢水系統的一種示例性實施方式；圖2是根據本申請公開內容的廢水系統的一種示例性實施方式；圖3是根據本申請公開內容的廢水系統的一種示例性實施方式；圖4是根據本申請公開內容的廢水系統的一種示例性實施方式；圖5是根據本申請公開內容的廢水系統的一種示例性實施方式；圖6是根據本申請公開內容的廢水系統的一種示例性實施方式；圖7是根據本申請公開內容的廢水系統的一種示例性實施方式；圖8是根據本申請公開內容的廢水系統的一種示例性實施方式；圖9是根據本申請公開內容的廢水系統的一種示例性實施方式；圖10是根據本申請公開內容的廢水系統的一種示例性實施方式；圖11是根據本申請公開內容的廢水系統的一種示例性實施方式；圖12是根據本申請公開內容的廢水系統的一種示例性實施方式；圖13是根據本申請公開內容的廢水系統的一種示例性實施方式；圖14是根據本申請公開內容的廢水系統的一種示例性實施方式；以及圖15是根據本申請公開內容的廢水系統的一種示例性實施方式；各幅附圖中的相似的標號可以表示相似的元件。
具體實施例方式本申請公開內容涉及一種自動的、模塊化的、基于離子交換樹脂的系統，該系統可以處理含金屬的廢水，使得能夠再利用經處理的水，或能夠符合規定的標準排放。本申請公開內容的實施方式可以捕獲廢水內的金屬，然后將每種單獨的金屬分離、凈化并濃縮成可商業銷售的最終產品，例如，金屬硫酸鹽。該系統可以包括位于廢水產生的位置的前端單元、以及中央處理設備，來自許多前端單元的含金屬的離子交換柱在中央處理設備中被收集并處理。可替換地，在處理體積、 經濟性、和/或法規考慮值得考慮的情況下，中央處理設備可與前端系統設置在一起。本申請公開內容的實施例方式可以用于從電鍍槽和類似操作的沖洗水流中收集環境上受管制的金屬。當清洗各種工件以獲得表面被清洗過的最終產品時就會產生沖洗水。在干燥、包裝和運輸工件之前，需要除去過多的電鍍液。沖洗水質量或者帶進沖洗水中的金屬豐度可取決于沖洗過程本身(例如，噴射、浸漬、攪拌等)以及電鍍工件的總體表面特性和性質。因而，諸如銅、鎳、鋅和鉻的有毒金屬濃度在特定車間中可以是變化的。一般而言，本申請公開內容可以用于在各種電鍍設備現場安全且有效地除去環境上受管制的金屬污染物。本申請公開內容的實施方式可以包括用經重整(或重新調節， reconditioned)的全容量罐的替換用過的樹脂罐，并在電鍍設備和非現場中央處理設備之間進行運輸。本申請公開內容的實施方式可以用于回收工業上有價值的金屬，包括但不限于，作為液體或固體形式的金屬鹽產物的Cu、Zn、Ni和Cr。成功回收這些金屬后，可將其作為高質量、回收利用的金屬鹽重新分配給電鍍工業或其他消費者。本文所述的系統和方法可以用于安全且有效地處理殘余的有毒金屬并使總廢物量減少80 %以上。在一些實施方式中，本申請公開內容可以應用于其中來自表面處理的金屬被帶進沖洗水和廢物流中的各種各樣的處理。本申請公開內容的教導可以用于全部或部分地代替自從早期的廢水處理以來一直采用的傳統淤沉(sludging)和填埋技術。雖然本申請公開內容討論了工業金屬如銅、鎳、鋅和鉻，但這絕不是意味著限于這些金屬，因為本申請公開內容的教導可以用于處理任何多種類型的金屬。離子交換技術基于溶解在水中的離子與某些有機官能團之間的靜電相互作用。這些基團可以吸引帶正電或帶負電的離子，并交換它們的用于預處理官能團的質子或氫氧離子。帶正電的離子被稱為陽離子，而帶負電的離子稱為陰離子。該有機功能團可以包括，但不限于，磺酸、羧酸、叔胺、和季銨。有機基團典型地化學結合于苯乙烯或丙烯酸共聚物。該聚合物可以提供具有較大表面積的不溶于水的主鏈，從而過濾以有效且受控的方式泵送的水流中的離子。在本申請公開內容的一些實施方式中，離子交換聚合物或樹脂可以被填充到，例如罐或柱(例如，80-100L)中。這可以使得容易更換飽和離子交換樹脂。飽和離子交換樹脂是這樣的聚合物，其中所有或大多數可用的官能團已被目標離子替代。此時可需要重整樹脂，通過重整可使得樹脂收獲“加載的”離子。在一些實施方式中，可固定離子交換劑或樹脂罐，并且像離子選擇性過濾器那樣使用。這意味著，水流中的大量被稀釋的金屬離子被吸附并富集在離子交換樹脂上。可以用相對較小的離子交換罐或筒處理非常大體積的水。水流中的其他污染物不會被吸引至離子交換樹脂。因此，當采用離子交換技術時，廢水處理是非常有效且可行的。而且，也存在可以擔載甚至具有更高選擇性的有機官能團的離子交換樹脂。這些離子交換樹脂可以具有另外水平的選擇性和吸附能力。本申請公開內容的實施方式可以利用非選擇性和金屬選擇性離子交換樹脂。使用選擇性離子交換樹脂的一個優點是，吸引特定金屬離子的能力比其他金屬更強。例如，銅幾乎被選擇性地吸引至亞氨基二乙酸型的離子交換樹脂。過渡金屬(即，Cu、Zn、Ni)對此有機官能團形成明確限定的吸引等級(hierarchy)。相對而言，非選擇性交換樹脂能夠吸附較寬范圍的離子，并由此完全去除潛在的污染物。在本申請公開內容的一些實施方式中，這些樹脂可以在再利用之前用于水去礦化或作為拋光劑(精處理劑，polisher)。現在參照圖1，提供了描述根據本申請公開內容的廢水處理的一種實施方式的示意圖100。在一些實施方式中，廢水處理可以包括前端系統102和核心處理104，該前端系統102可以出現在用戶位置，例如電鍍設備處，該核心處理104可以出現在中心設備處。在一些實施方式中，前端系統102可以由線性裝配成無縫處理系統的幾個單獨過程組成，可以通過與傳感器、泵、閥、以及其他與系統102相關的硬件連接的可編程邏輯控制器來控制所述無縫處理系統。每個過程都可以去除或處理廢水中的特定污染物，以符合、 或超過、規定的排放標準和/或確保用于金屬去除的離子交換罐的適當操作。可以在現場處理不受管制的物質，而受管制的材料(主要是過渡金屬)可以在柱和筒中收集以運輸至中央處理設備。在一些實施方式中，可以將前端系統102構造為被動去除電鍍設備產生的沖洗水中的金屬污染物。可以過濾前端系統102的流出物，以使其含有少量或不含受管制的或有毒金屬，并可以排放和/或處理前端系統102的流出物以去除其有機污染物(例如，化學需氧量(COD)或總有機碳(TOC)去除率)。
一旦達到前端系統102中的離子交換樹脂的裝載容量(裝載能力，loading capacity)，就可以將離子交換樹脂罐與新的經修復的樹脂罐交換。可以將用過的和加載金屬的罐運輸回到中央處理設備的核心處理104處。中心設備可以從所加載的樹脂收獲目標金屬，并重整(recondition)該材料以在電鍍位置再利用。在一些實施方式中，可以收集所收獲的金屬作為具有混合金屬濃縮物的液體。然后，此溶液可以用于分離和純化各種目標金屬，銅、鎳和鋅。可以將金屬收集為高度濃縮的金屬硫酸鹽溶液。在一些實施方式中，可以將核心處理104的產物提供至生產階段106，其可以被構造為產生金屬液體的結晶化，以產生金屬硫酸鹽。可以將硫酸鹽供應回到市場中作為用于電鍍設備102的資源，或供應至相關產業。在一些實施方式中，經濟上不可行或毒性過大而不能不處理便排放的一些或所有金屬可以經歷傳統的氫氧化物沉淀。可以經由現有的廢物處理設備和公司來處理和處置所得到的淤漿(淤泥)。由中心設備中的核心處理104產生的淤漿體積可以是使用現有技術產生的初始產生量的很小一部分。核心處理104和生產階段106還可以提供改進的去毒作用，從而為公眾和環境提供安全可靠的服務。前端系統現在參照圖2，提供了前端系統200的一個示例性實施方式。系統200可以包括一個或多個樹脂罐202A-202D，該樹脂罐可被構造為包含離子交換樹脂。根據本申請公開內容，可以使用許多離子交換樹脂。例如，一些離子交換樹脂可以是強酸性的、強堿性的、弱酸性的、或弱堿性的。離子交換樹脂還可以是螯合樹脂，例如chelex 100，或任何其他適合的離子交換樹脂。然而，離子或金屬絡合物的吸附還可以具有無機載體材料，如硅膠或化學改性的硅膠。吸附機制可以是疏水相互作用或親水相互作用機制或其他性質。在一些實施方式中，通過使用亞氨基二乙酸型的預選擇離子交換樹脂，可以明顯地提高過濾和金屬去除效率，如圖9中進一步詳細示出的。以這種方式，具有高天然豐度但是由于其無毒特性而不被管理機構管制的金屬離子(例如，鈉、鈣、鎂、鉀等)不會耗盡寶貴的離子交換容量。這樣，可以應用第一經濟的預選擇機制以保持資源和離子交換容量。因此，本申請公開內容的實施方式可以用于利用對單價的堿金屬(Na、K等)或二價的堿金屬 (例如，Ca和Mg)的優先選擇來去除過渡金屬(例如，銅、鎳和鋅)。這種預選擇可以允許僅富集這樣的金屬，即有價值的目標金屬和/或那些由環境機構管制的金屬。在一些實施方式中，系統200可以進一步包括控制面板204，可以將控制面板 204構造為控制系統200的一個或多個操作。控制面板204可以包括可編程邏輯控制器 (PLC) 205、或相似裝置，可以將其構造為監測和/或控制前端系統200的操作參數。可以在整個系統200中設置傳感器以提供操作系統數據，該操作系統數據包括但不限于，各個罐中的體積、系統生產量、流量、每個工序中的廢水的PH、可用化學試劑的體積、氧化/還原電勢、壓力等。可以將PLC 205構造為實時處理此輸入數據，然后根據其專有軟件的算法對泵、閥和其他系統硬件發出指令。流量計或類似裝置可以測量系統的總生產量，同時，幾個較小的流量計可以監測通過系統200的各個部件的流量。在一些實施方式中，可以將PLC 205可操作連接至通信系統，由此可以通過無線地或經由因特網將數據傳輸至集中控制中心。這可以允許遠程監測系統200的操作。這還可以減少人員成本、以及優化樹脂罐更換和/或替換的安排。在一些實施方式中，控制面板204和/或PLC 205可以允許操作員使用進料泵206 控制流入廢水的水流。可以將進料泵206構造為向系統200內的一個或多個儲存罐(例如，氧化罐208)提供流入廢水。氧化罐208將在下文中進一步詳細描述，其可以向中間罐 (relay tank) 210提供輸出。中間罐210可以可操作性地連接至筒式過濾器212和活性炭 (AC)過濾器214。還可以使用一個或多個過濾泵216來泵送通過系統200的各個部分的廢水。系統200還可以包括酸罐，例如，鹽酸(HCl)罐218和次氯酸鈉(NaOCl)罐220，可以經由泵、閥等將其可操作性地連接至系統200的部分。下面參照圖3描述系統200的其他細節。根據所回收的組分和所使用的吸附機制，可以使用其他化學品。現在參照圖3，提供了示出了以串聯排列布置的樹脂罐302A-G的系統300的一種示例性實施方式。最初，可以將來自用戶的廢水儲存在緩沖罐301中，可以將其構造為調節進入系統300的廢水的流動。另外，可以調整并標準化變化的污染物的濃度(如果需要的話)。緩沖罐301還可以提供化驗廢水特性，該廢水特性包括但不限于，金屬的存在及其各自濃度、PH、懸浮固體、化學需氧量、以及氧化/還原電勢。在一些實施方式中，初始樹脂柱(例如，302A和302B)可以首先達到飽和。這種設計可以提供部分或全部移動的系統，該系統可以提供將樹脂罐容易地轉移至中心設備和從中心設備轉移出。樹脂罐302A-302G可以具有任何適合的尺寸，例如，在一種特定實施方式中，可以將每個罐302A-302G構造為包含大約80至100升離子交換樹脂。與罐302A-302G 相關的每個樹脂罐可以進一步包括一個或多個RFID跟蹤標簽或類似裝置，可將其構造為提供監測能力，這在下面進一步詳細地討論。在一些實施方式中，可以將每個樹脂罐構造為從由電鍍過程產生的沖洗水中連續地提取銅(Cu)、鋅(Zn)和鎳(Ni)。這可以通過在中間罐310中的中間儲存之后，在離子交換樹脂罐302A-302G上泵送沖洗水來實現。過渡金屬Cu、Ni和Zn的實際截留(捕獲)可以以被動的方式進行。一個或多個泵可以供應對于裝載或過濾過程所需的能量。在沖洗水已經通過樹脂罐302A-G之后，可以去除金屬(例如，銅、鎳和鋅)至低于當地排放限(例如，取決于金屬，為l_3mg/L)的水平。然后，可以進一步處理水的有機污染，或者，如果已經符合當地的規定，則可以將其排放入市政排水管中。由于離子交換樹脂的裝載容量是已知的(即，樹脂的體積)，所以，可以容易地將過濾器容量調節至金屬污染物的實測的水平(例如，對每個車間來說是單獨的)。例如，直到用一組新的樹脂罐替換的標準使用時間，可能發生在大約10個工作日之后(例如，2個操作周每天利用40m3的沖洗水)。在一些實施方式中，每個樹脂罐302A-302G可以是完全封閉或部分封閉的，并可以裝配有適合的用于待處理的水的流動的入口和出口。可以將樹脂罐302A-302G構造為接收并擔載樹脂，由此產生限定高度和深度的樹脂床。當廢水可以通過每個樹脂罐302A-302G 且在樹脂床中均勻地分布時，這種構造還可以為要發生的離子交換反應提供環境。具有幾種可能的流動設計以便使溶液通過每個樹脂罐302A-302G，該流動設計包括但不限于，頂部進/底部出，底部進/頂部出，以及頂部進/頂部出。可以將樹脂罐302A-302G連接至另外的設備例如泵、閥、管道等，該另外的設備可以調節廢水、用于再生的試劑、以及逆流溶液的流入/流出。由于離子交換樹脂可能會被有機物和固體而結垢和阻塞，所以僅有一些類型的廢水可以適合于離子交換處理。在其中不適當的污染物的水平在可管理的范圍內的其他情況下，可以在廢水進入樹脂罐302A-302G之前進行例如過濾和氧化的預處理步驟，以便確保適當的操作。在操作中，在裝載階段的過程中，一個或多個樹脂罐302A-302G可以包含新鮮樹脂，并且可以以被設計為在廢水和樹脂之間提供適當量的接觸時間以發生離子交換反應的速度來通過樹脂罐泵送廢水。當廢水流過樹脂床時，會發生離子交換反應，并且廢水中金屬和其他離子污染物可被去除并被截留在樹脂上。當樹脂的交換容量逐漸耗盡時，一些金屬可能無法被樹脂捕獲，并且可能開始從一個或多個樹脂罐302A-302G泄漏或“穿透”。因此， 如圖3所示，可以串聯的方式構造樹脂罐302A-302G，使得每個樹脂罐能夠捕獲在其前面離開罐的任何金屬或離子；由此確保廢水的成功處理。一旦樹脂罐飽和，可以采取使其脫機 (例如，使用控制面板204)，或在服務操作中離開一系列的罐302A-302G并再生。物理處理和暴露于化學品會導致樹脂的結構和交換容量隨著時間而下降。因此，可以重復地執行此裝載/再生循環，直到達到樹脂的使用壽命并且繼續使用該樹脂已不再是經濟的或是不可能的為止。此時，可以丟棄用過的樹脂并使用新的樹脂填充樹脂罐302A-302G。系統300可以進一步包括控制面板，例如圖2所示的控制面板204，可以將控制面板構造為控制系統中的各種部件的操作。控制面板204可以包括可編程邏輯控制器或類似的裝置，可以將其可操作性地連接至閥、泵、傳感器和系統300的控制線。控制面板204可以包括多種類型的電路，該電路可以與系統300的部件通信。如在本文中描述的任何實施方式中使用的，術語“電路”可以包括，例如，單獨的或以任何組合的，硬連線電路、可編程電路、狀態機電路、和/或儲存由可編程電路執行的指令的固件。一開始就應當理解，可以在軟件、固件、硬連線電路和/或其任何組合中，執行任何實施方式或本文的實施方式中描述的任何操作和/或操作部件。如以上討論的，前端系統300可以使用預選擇離子交換機制將許多受管制的金屬與無毒堿金屬預先分開。可在整個系統300中放置傳感器以監測操作參數，并向與控制面板204關聯的可編程邏輯控制器205提供數據。系統300內的每個過程可以將特定的廢水污染物去除或處理至特定的濃度，該濃度在最小值時滿足再利用或規定的排放標準。在一些實施方式中，中間罐(例如，中間罐310)可以調節輸入流量，并提供廢水化驗以及PH調節(根據需要)。可以將中間罐310構造為從多個來源(例如氧化罐308)接收輸出。可以將氧化罐308構造為破壞和/或還原有機試劑，該有機試劑可能會對之后的離子交換樹脂罐302A-302G的效率產生負面影響。可以將來自中間罐310的輸出傳送至一個或多個過濾器，包括但不限于，筒式過濾器312和活性炭過濾器314。在一些實施方式中，筒式過濾器312或其他機械過濾器(例如，網袋或砂濾器)可以去除懸浮的固體和其他顆粒。筒式過濾器312可將輸出提供給活性炭過濾器，以進行另外的過濾操作。例如，活性炭過濾器314可以精細過濾(polish)廢水，以去除任何可能殘留的干擾有機物和/或懸浮固體。一旦完成過濾，便可以將廢水傳送至樹脂罐302A-302G，該樹脂罐中可以包含各種類型的離子交換樹脂。樹脂罐302A-302G可以容納于移動罐中，可以根據需要去掉移動罐或將其放在線路上。可以將樹脂罐302A-302G構造為捕獲目標金屬以及其他陽離子或陰離子物質。各個樹脂罐302A-302G可以是射頻識別(RFID)標記的，并與中心數據庫采掘和邏輯軟件系統(mining and logistical software system)連接。
在一些實施方式中，系統300可以進一步包括一個或多個酸罐，可以將該酸罐構造為向系統300的部分提供酸溶液。例如，可以將H2SO4酸罐318和NaOCl酸罐320與系統 300的一個或多個線路或罐連接。這些特定的酸僅是出于示意性的目的而提供，因為也可以使用各種其他類型的酸和溶液。現在參照圖4，描述了前端系統400的一個另外的實施方式。系統400可以包括緩沖罐401，可以將緩沖罐401構造為儲存廢水，以便調節進入系統400的流量。另外，可以調整變化的污染物的濃度并將其標準化(如果需要的話)。緩沖罐401還可以提供廢水特性的化驗，包括但不限于，金屬的存在及其各自濃度、PH、懸浮固體、化學需氧量、以及氧化/ 還原電勢。在一些實施方式中，可以以指定流量將廢水從緩沖罐410泵送至在線的(inline) 氧化反應器408。可以將氧化反應器408構造為破壞干擾的有機試劑例如氰化物和表面活性劑，并參照圖5-6進一步詳細地討論。氧化反應器408可以從酸罐420接收NaOCl，并從酸罐418接收HC1。使用氧化性化學品(例如，次氯酸鈉、過氧化氫、氫氧化鈉)或電化學技術，可以在低(例如，4-6) pH下氧化廢水，以防止和/或減少目標金屬的沉淀，并在正壓下將活性氧化劑保持在溶液中。氧化反應器408的雙室設計可以產生有機以及無機干擾污染物的兩步氧化。氧化反應器可以包括一個或多個出口，可以將該出口構造為允許各種氣體行進至滌氣器(scrubber) 427和/或除氣室428。在一些實施方式中，可以將廢水從氧化反應器408泵送至機械過濾器412。機械過濾器412可以是任何適當的過濾器，包括但不限于，砂濾器、袋式濾器等。可以將機械過濾器412構造為去除懸浮固體和其他顆粒，以防止系統400下游的離子交換(即，樹脂)罐 402的堵塞或結垢。在一些實施方式中，廢水可以離開機械過濾器412，并被泵送通過活性炭過濾器 414。可以將活性炭過濾器414構造為吸附可以仍保持溶解的任何干擾有機物、以及任何殘留的懸浮固體。在這一點上，廢水可以基本上沒有任何固體、顆粒、干擾有機物、螯合試劑， 或會不利地影響之后的離子交換過程的效率的其他污染物。在一些實施方式中，在離開活性炭過濾器414后，現在可以調節并控制中間罐(例如，圖3所示的中間罐310)中的廢水的pH(如果必須的話，根據存在的金屬)。然后，可以以指定流量將廢水泵送至離子交換罐402A-402B中，可以將離子交換罐402A-402B串聯放置，并且離子交換罐402A-402B可以包含選擇性離子交換樹脂。雖然在圖4中描述了僅有兩個預選擇離子交換罐，但是可以想到，在不背離本申請公開內容的范圍的情況下，可以使用任何數量的離子交換罐。在罐402C中，可以發生軟化、基部陽離子和陰離子去礦化。在一些實施方式中，可以用耐極端pH(例如，酸性和堿性)、承壓且惰性的材料來構造離子交換罐402A-B，例如玻璃纖維增強塑料(FRP)。離子交換罐402A-402B可以具有適當的高度和直徑，以產生適合于系統400的流速的樹脂床深度。還可以需要考慮允許有足夠的空間用于進行樹脂床的流化和膨脹來確定罐的尺寸。所使用的離子交換罐的數量可以取決于期望的每日體積容量和罐之間的交換所涉及的時間。每個離子交換罐可以裝配有旁通閥，從而使得單個罐或多個罐可被即時維修，而不需要關閉整個前端系統400。在一些實施方式中，每單個離子交換罐可以是移動的，并設置在框架或殼體中，該框架或殼體可以提供額外的保護以及簡化的處理和運輸。每個離子交換罐還可以裝配有唯一的連接至邏輯管理系統的射頻識別(RFID)標簽。手持式、車載式、以及安裝在中央處理設備的傳感器使得能夠實時地跟蹤并管理所有離子交換罐(例如，402A-402B)，以及產生可由數據庫軟件管理的操作歷史。以這種方式，可以在數據庫中積累每個離子交換罐的歷史，包括參數，例如但不限于，維修位置(維修地點)、維修時間、所捕獲的金屬、交換效率/ 容量、再生結果、和使用壽命。系統400可以進一步包括數據庫采掘軟件，該軟件可用來分析數據以識別操作趨勢和效率；然后可以用于優化操作過程并降低成本。在一些實施方式中，例如，在必須處理大量廢水的地方，可以平行地放置幾組或幾行離子交換罐。每個單獨的組或行可以包括獨立的旁通閥。在這種布局中，單組離子交換罐可以采取脫機的方式進行維修，而其他組的罐可以繼續運行。這可以使前端系統400具有最短的停機時間的連續運行。可替換地，可以將更大的離子交換罐直接安裝在移動平臺， 例如平板載貨拖車(flatbed trailer)上，以處理大體積應用。在一些實施方式中，每組離子交換罐(例如，402A-402B)可以包括位于該系列罐的端部附近的兩個離子交換罐之間的傳感器，可以將該傳感器設計為檢測廢水中金屬的存在。來自此傳感器的正信號可以表示來自在傳感器之前的離子交換罐發生故障或穿透。此傳感器可以觸發警報器，該警報器向操作員發出可能必需更換離子交換罐的信號。此外，由包含離子交換樹脂的管道的空白段(clear segment)組成的視覺指示器可以位于緊接于傳感器，也可以位于兩個離子交換罐之間。典型地，當離子交換樹脂吸附金屬時，其會變色。因此，指示器樹脂的顏色變化可以允許向操作員發出已經出現穿透并且需要更換離子交換罐的視覺備用警報。可以使用另外的傳感設備或經由操作員的目視檢查來確定此顏色變化。 此設計可以確保含金屬的廢水不會整體離開系統400，并確保離開系統400的經處理的廢水符合規定的排放限和/或再利用水質標準。可以在離子交換罐系列中設置另外的傳感器和指示器，以便監測操作參數。在一些實施方式中，一旦離子交換罐402A-402B已經捕獲金屬和其他離子物質， 便可以在輸送至精處理器(polisher)422和424之前，將來自這些罐的流出物儲存在罐 402C中。精處理器422和424可以用于去除之前未被去除的任何殘留的懸浮顆粒。在離開精處理器422和424后，可以將廢水輸送至循環水儲存罐426，以進行后續儲存。水儲存罐 426中的產生的水可以適合于從設備中排放，或可替換地，適合于就地循環利用和再利用。 可以將另外的酸罐430和432可操作性地連接至循環水儲存罐426，并將該另外的酸罐430 和432構造為通過一條或多條傳輸線路向罐426提供各種酸和/或溶液。當再循環可需要更高純度的水的情況下，可以通過反滲透系統抽出經處理的水，或在載利用之前使用傳統的去礦化系統對其進行處理。在一些實施方式中，一旦離子交換罐402A-402B已經捕獲必需的金屬和其他污染物，然后便可以將離子交換罐402A-402B運輸至中央處理設備，以進行再生和循環。正空氣壓力裝置可以用于清除每個罐中過多的水，以便將重量減到最小并便于處理和運輸。一些不含有受管制物料(即，金屬)的廢物，例如來自砂濾器的反沖洗液(backwash)可以就地處理而不需要運輸。可替換地，在經濟上、法規上或其他考慮因素有利(例如，每日廢水體積較大，或受管制物料的運輸受到限制)的應用中，中央處理設備可以位于與前端系統400 相同的位置。這樣的布局可以消除處理和運輸成本，且不會對系統的容量或效能產生有害影響。
現在參照圖5-圖6，如以上討論的，系統300和400可以包括氧化罐308、408、500， 該氧化罐可以位于流入的廢水流與樹脂罐302A-302G之間。偶爾地，在電鍍處理的過程中， 一些金屬可以在電鍍的同時用化學試劑(典型地，是氰化物)穩定化。然而，氰化物是一種強螯合劑，其會干擾離子交換化學性質。以此方式，氰化物可以防止金屬離子被樹脂罐 302A-302G內的官能團截留或被吸附。因此，此過程會損失效率，并且有毒金屬和氰化物會逃避適當的處理。可以使用強氧化劑例如次氯酸鈉或漂白劑(NaOH溶液中的NaOCl，pH約為12)來破壞氰化物。此反應可以在氫氧化物沉淀之前或與其同時在攪拌反應器中發生。為了解決這個問題，在一些實施方式中，系統300可以包括氧化反應器500，可以將氧化反應器構造為流過反應器(flow through reactor)以使得沖洗水中的氰化物和其他有機污染物被破壞。氧化反應器500可以包括具有入口 504、空氣入口 506、出口 508、排氣口 510和反應部件512的氧化容器502。可以使用氧化反應器500在低pH(例如，4_6) 下氧化氰化物，同時可在反應部件512中對反應溶液加壓，反應部件512可以采用圖5所示的盤管式構造(coiled configuration) 0低pH可以防止有價值的目標金屬以氫氧化物形式沉淀，同時保持壓力使活性氯為物理溶液。以此方式，可以補償并甚至改進次氯酸鈉或其他強氧化劑的還原氧化電勢。在一些實施方式中，可以將入口 504構造為允許多種液體進入氧化容器502。例如，來自各種電鍍操作的沖洗水可以通過入口 504進入氧化容器502。入口 504還可以允許添加水過氧化物和各種其他試劑(例如，漂白劑)。可以將空氣入口 506構造為，允許向氧化容器502中添加空氣或其他氣體，這可以導致通過排氣口 510去除氯氣。出口 508可以與碳過濾器或類似裝置相連，可以將所述裝置構造為去除氯和/或已分解的有機物。排氣口 510可以用作接收氰化物和氯氣以將其去除的管道。低pH可以導致氧化容器502內的除氣，而高PH會導致金屬氫氧化物的形成，因此這種加壓的反應盤管512可以用于中和高 pH。在一些實施方式中，可以使用堆疊盤管形式的管道來設置反應盤管512，以產生封閉且高壓的環境，同時增加廢水留在氧化容器502中的時間。反應盤管512可以具有任何適當的長度，在一個實施方式中，反應盤管512的長度可以是幾米。計量泵可以經由管道可操作性地連接至氧化容器502，以便調節pH并向廢水中引入氧化劑。氧化容器502可以進一步包括至少一個被構造為測量廢水的PH的監測器。監測器可以可操作性地連接至控制系統，控制系統可以動態地改變容器中廢水的pH。在一些實施方式中，可以通過在入口 504之后的反應器中包含靜態混合器來實現混合。另外地或可替換地，也可以在引入到反應盤管512中之前，使用傳統的攪拌技術來進行混合。在此第一步驟中施加正壓可以使揮發性氧化劑富集在液相中，并防止其脫氣。這可以增加氧化效率，同時延長氧化劑與廢水的接觸時間；甚至當在化學不利的、稍微酸性的 PH環境中時也是如此。在一些實施方式中，在另外的氧化步驟中，廢水可以離開反應盤管512并流入氧化反應器500內的第二室中。可以密封該室以防止煙或其他氧化副產物的逸出。可以通過經由泵將空氣通過空氣入口 504引入到氧化容器502，來實現廢水的廣泛曝氣(aeration)。 可以通過空氣中的氧氣來進一步氧化可能破壞的污染物，同時使用經由排氣口 510可操作性地連接至氧化容器502的洗滌器系統，來控制脫氣并去除有毒煙和/或揮發性氧化副產物。此步驟還可以從現在已被氧化的廢水中有效地除去過多的氧化劑，凈化該廢水并在之后將系統中的離子交換樹脂的任何污垢或其他污染物減到最少。在一些實施方式中，可以將氧化容器502與過量氯去除室集成。利用汽提方法，可以從現在沒有氰化物的沖洗水溶液中去除過量的氯，以避免損壞離子交換樹脂。可以通過排氣口 510安全地傳輸氯，并將其截留(捕獲)在苛性堿洗滌器(腐蝕性洗滌器，caustic scrubber)中。可以潛在地將飽和的洗滌液作為氧化劑重新注入到氧化罐502中。在一些實施方式中，可以對反應盤管512加壓，并且反應盤管512可以進一步防止反應液的過早脫氣。反應盤管512可以使在低于8的pH下的反應時間延長，這可以有助于將目標金屬保存在溶液中，同時有助于破壞氰化物和有機添加劑。再次參照圖6，提供了描述氧化反應器600的另外的實施方式。氧化反應器600 可以進一步包括過量氯去除室614。在此實施方式中，將兩個分開的(discrete)處理室， 即，氧化容器602和過量氯去除室614設置為彼此相鄰。將反應盤管612設置在固定至入口 604的氧化容器602內，可以將入口 604構造為提供來自電鍍操作的沖洗水、和/或酸和次氯酸鹽。可以將氧化容器602構造為在大約4-6. 5的pH下提供與活性氯的持續(延長， extended)反應。可以將過量氯(去除)室614構造為使用充氣或相似技術從經處理的溶液凈化過量的氯。在一些情況下，低PH對于保持目標金屬鹽的溶解性是必需的。現在參照圖7，提供了描述與本申請公開內容的氧化反應器相關的操作的流程圖 700。這些操作可以包括，在緩沖罐中儲存和/或接收來自電鍍過程的沖洗水(702)。這些操作可以進一步包括，利用正壓反應盤管和與氧化反應器相聯的靜態混合器(704)。這里， 可以添加氧化劑，并可以發生PH調節。可以例如使用鼓風機或其他適當的技術來執行脫氣和曝氣(706)。可以在離子交換罐接收流出物(708)，并可以將來自氧化反應器的任何煙氣輸送至洗滌器以進行去毒(710)。這僅是一組示例性操作，許多其他操作也包括在本申請公開內容的范圍內。現在參照圖8，提供了描述與本申請公開內容的系統和方法相關的操作的流程圖 800。這些操作可以包括，從電鍍槽接收并且隨后儲存沖洗水(802)。這些操作可以進一步包括氧化操作(804)，例如，那些在上面參照圖7描述的操作。這些操作可以進一步包括在向樹脂罐中提供廢水(808)之前通過活性炭過濾器的過濾(806)。剩余的水可以在經歷反滲透以回收/循環水(812)之前，經歷pH調節(810)，或另外地或可替換地，未處理地循環用于工件預處理(814)。在離開前端系統后，經處理的水就可以準備好就地循環，或按照適用的規定排放原則來排放。雖然可以就地處理不受監管的物質，但是含有金屬的離子交換罐可被運送至中央處理設備以進行樹脂再生，以及處理并循環金屬。這僅是另一組示例性操作，許多其他操作也包括在本申請公開內容的范圍內。中央處理中央處理設備可以用作對于來自前端系統的飽和或部分飽和的離子交換(樹脂) 罐的收集和處理點。在中央處理設備中，可以再生來自前端系統的離子交換罐以便重新使用，并且可以在由多個階段組成的過程中回收金屬，這些階段包括，但不限于，離子交換罐解吸和樹脂再生、金屬分離和凈化、以及所回收的金屬最終處理成最終產品。在一些實施方式中，耗盡的和裝載的樹脂罐(例如，樹脂罐302A-302G)可以到達中央處理設備并被卸載。可以從罐中去除樹脂并且以批量工藝進行酸處理。酸可以去除收集在樹脂上的金屬，并且與沖洗水組合，為下面所述的分離和凈化單元提供裝載溶液。酸還可以使離子交換樹脂恢復至其質子形式。在一些實施方式中，應當指出，可以使用質子形式的亞氨基二乙酸離子交換樹脂。 這可以將化學品的使用和沖洗水需求減到最小。可以使用此方法來實現節省大約20%的化學品和50%的沖洗水成本。使用質子形式的螯合離子交換樹脂可以有助于保存極大量的苛性堿、鹽水，尤其是沖洗水。此外，在使用苛性堿(例如，高PH值，約10-14)清洗并再生時， 對防止樹脂膨脹存在顯著的益處。可以由于交聯的聚苯乙烯主鏈的體積膨脹的結果，而出現膨脹。這種膨脹和隨后在低PH下的收縮是樹脂損耗的主要原因之一。因此，在操作樹脂時避免高PH值可以增加材料的使用壽命。在一些實施方式中，在安裝前端系統的位置，可以將飽和的離子交換罐(例如， 302A-302G)與新修復的離子交換罐交換，然后將該飽和的離子交換罐運輸回中央處理設備。在經濟上、法規上或其他考慮因素有利的情況下，中央處理設備可以位于與前端系統相同的位置，這可以消除對從前端系統處理和運輸離子交換罐的需要。另外地和/或可替換地，中央處理設備還可以具有這樣安裝的前端系統，以使得還可以處理在各種階段中使用的過程用水并使其再循環進入過程中，從而進一步降低成本和化學品消耗。在一些實施方式中，如以上參照圖3討論的，前端系統的部分可以包括RFID跟蹤。 例如，在到達中央處理設備后，可以基于從其相應RFID標簽接收的數據對離子交換罐進行排序和分組。此分組可以使離子交換罐(例如表現出相似特性的罐)得到最有效的處理。 更具體地，考慮其所包含的金屬及其相對濃度。可以將數據庫軟件配置為(基于其RFID標識)分析進入的離子交換罐的操作歷史，并對操作員建議最佳的處理參數。此分類和排序過程可以通過減小來自不同的前端收集位置的變化的輸入變量的差異來提高設備的效率。 這連同匯聚到均勻體積批料中的回收金屬一起，減小了每個批次變量的范圍和數量，簡化了處理并降低成本。現在參照圖10，提供了傳送帶真空過濾帶解吸和再生系統1000的一種示例性實施方式。系統1000可以位于中央處理設備處，該中央處理設備可以位于前端系統上或該前端系統之外。系統1000可以利用級聯布置，該級聯布置可以以重復方式再利用較少污染的沖洗水，以有助于使整體的沖洗水消耗減到最小并對再生劑的組成和特性提供較高的控制度。這還可以導致更有效地使用化學品輸入，從而降低操作成本。在一些實施方式中，可以將系統1000構造為接收來自前端系統的一個或多個飽和的離子交換罐1002。系統1000可以執行解吸和再生處理，以便回收所捕獲的金屬并將樹脂重整至其原始狀態。在一些實施方式中，在系統1000中可以接收飽和的離子交換罐1002。可以從離子交換罐1002去除離子交換樹脂，并將其置于樹脂容納容器1004中。可以使用任何適當的技術，例如，使用高速度水噴射，從每個離子交換罐1002中取出樹脂。此過程可以有效地沖洗樹脂，以去除任何截留的微粒或固體，并且還使樹脂流體化，以抵消可能已經在前端過程的裝載階段期間出現的樹脂床的任何壓縮。在一些實施方式中，一旦樹脂已被流化，便可以使用樹脂漿料泵1005將樹脂從容納容器1004轉移至真空過濾帶1006。可以經由與控制面板相連的PLC來控制漿料泵1005 的操作參數，所述控制面板可以與圖2所示的控制面板相似。應當指出，可以經由與以上參照圖2描述的PLC類似的PLC來控制系統1000的部分或所有部件。然后，可將漿料形式的流化樹脂鋪在真空過濾帶1006上。在一些實施方式中，真空過濾帶1006可以由任何適當的材料構成。例如，過濾帶 1006可以是多孔材料，例如網狀物，其可以被構造成接收負壓或真空，以便使過濾帶上的樹脂脫水或部分脫水。可以將真空過濾帶1006定位為可控的(例如，手動控制或利用本領域中已知的控制系統自動地控制)傳動帶類型、或備選系統的一部分，所述系統可以允許過濾帶1006通過分開的處理區域，該處理區域可以包括但不限于，清洗、沖洗和解吸區域。真空過濾帶1006可以包括一個或多個可以通過處理區域的帶。例如，在一些實施方式中，一個真空過濾帶可以通過每個單獨的區域。可以根據需要自動地或手動地改變在真空過濾帶 1006上泵送樹脂漿料的速度，以及真空過濾帶1006本身移動的速度。在一些實施方式中，可以將噴嘴1008A-1008C定位在真空過濾帶1006附近，并將其構造成分配水、酸和其他處理試劑。例如，可以將噴嘴1008A定位在真空過濾帶1006的上方，并且可以可操作連接至次氯酸(HCl)儲存室1012。可以將噴嘴1008A構造成向真空過濾帶1006分配HCl。類似地，可以將噴嘴1008B可操作連接至NaOH儲存室1014，并且可以將其構造成向真空過濾帶1006分配NaOH。可以將噴嘴1008C可操作連接至沖洗水儲存室1016，并且可以將其構造成向真空過濾帶1006分配沖洗水。可以將每個噴嘴連接于一個或多個泵，所述泵可以控制流出噴嘴1008A-1008C的流量(流速)。圖10所示的實施方式可以提供極高水平的操作靈活性和對每個單獨處理參數的控制。例如，可以通過樹脂漿料在移動的真空過濾帶1006上的裝載速度來確定樹脂塊 (resin cake)的厚度。可以通過特定真空過濾帶的速度來確定特定處理區域中的樹脂的處理和/或暴露時間。此外，可以通過改變由噴嘴1008A-1008C噴射在真空過濾帶1006上的樹脂塊上的試劑(例如，水、酸等)的流量來精確地控制提取體積。可以通過所施加的真空的水平(或負空氣流)來調節樹脂的干燥和流體回收。另外，樹脂的干燥和每個處理區域的不連續的分離防止每個處理步驟的任何不受控制的重疊。可以將真空過濾帶1006可操作連接至多個收集室1014A-1014D。在一些實施方式中，可以將收集室1014A-1014D被構造成接收來自真空過濾帶 1006的液體和/或固體材料。例如，每個收集室可以對帶1006施加負壓幫助使樹脂漿料脫水。在一些實施方式中，系統1000可以包括被構造成接收從樹脂漿料提取的水并將該水提供給沖洗水儲存室1016的收集室1014A。在一些實施方式中，沖洗水儲存室1016可以包括反滲透單元，該反滲透單元可以用來管理精處理器階段的質量。在一些實施方式中，可以將噴嘴1008A-1008B構造成在樹脂塊上噴射稀酸或其他去除金屬的化學品，以便移動并去除截留在樹脂上的過渡金屬，可以將所得的酸作為混合金屬再生劑收集在收集室1014B-1014C中。收集室1014B-1014C可以向鹽水收集罐1018提供任何剩余的液體，鹽水收集罐1018可以向圖14所示的系統提供輸出。可以將噴嘴1008C 構造成再利用從收集罐1014A回收的水，可以沖洗樹脂以從之前的區域去除任何殘余的酸。可以使用新的水(淡水，fresh water)為樹脂提供最后的沖洗。然后，可以將在該區域中收集的水再循環到一個或多個初始階段中(例如，離子交換罐1002、容納容器1004、真空過濾帶1006)，并用來提取、沖洗樹脂和使樹脂流化。對樹脂進行了最后的沖洗后，樹脂中的過渡金屬已被解吸，重整為其酸性(質子)形式，并在經歷質量控制檢查之后，就準備好重新加載到前端離子交換罐中，以在前端位置進行再利用。可以基于待處理的樹脂的特性來使用這里描述的實施方式的幾種變型。在一些實施方式中，在經過一定次數的再利用之后，可以將在用于沖洗和回流的初始階段中使用的過程用水傳輸送至現場的前端系統以便處理和繼續再利用，例如，系統 102,200和/或300。任何痕量金屬和/或其他污染物的去除可以重復地再循環和再利用該過程用水。耗水量的這種大幅減少是一個重大改進，并且可以顯著地降低處理的成本。可替換地，可以在更傳統的處理中解吸并再生前端離子交換罐。在這樣的處理中， 樹脂可以留在離子交換罐內，并可以用水反向沖洗以去除任何截留的顆粒和固體。這還可以使樹脂床流化，并抵消在前端系統的裝載階段過程中可能已經出現的任何壓縮。還可以利用加壓的水從每個單獨的前端離子交換罐提取樹脂，并將其收集在更大的柱中以進行批量處理。在完成第一階段處理和重整后，可以將批量處理的樹脂重新裝載到單獨的前端離子交換罐中，用于在前端位置再利用。在一些實施方式中，在沖洗之后，可利用酸來從離子交換樹脂解吸所捕獲的金屬， 并將樹脂重整為其原始的質子形式。該再生過程可以產生酸性的混合金屬溶液，同時對所解吸和重整的柱(塔)進行質量檢查，以對其進行適當地重整然后將其送回以在前端系統中再利用。再次參照圖10，在操作中，可以去除樹脂并使用來自樹脂罐的高速水流沖洗，然后由此將其暴露于再循環的沖洗水和重整的酸。可以將污染物或金屬裝載量構造成在梯度的情況下針對樹脂流運行。這可以通過在從罐中去除之后將樹脂裝載在真空過濾帶1006上來實現。然后，真空過濾帶1006可以運送樹脂，使其通過各噴射區域，在噴射區域中施加不同的試劑和沖洗水。以這種方式，可以在給工廠的運作帶來很大經濟利益的情況下盡可能有效地利用資源。在將目標金屬和污染物收集在富集平衡罐(surge tank)中之后，便可以在多個 (例如，4個或6個)柱(塔)設備中去除對亞氨基二乙酸離子交換樹脂具有最高親和力的金屬。此外，本申請公開內容可以利用官能團的選擇性以收集特別有價值的過渡金屬。例如，由于銅在該實例中具有最高的親和力，所以被去除和純化的第一金屬可以是硫酸銅。這可以通過設備中的第一樹脂罐的可控過載來實現。使第一樹脂罐過載可以導致在該罐中裝載純銅或基本上純的銅。接下來的樹脂罐可以以串聯的方式連接，使得所謂的第一柱(塔) 此時可以從系列中移出，并使用釋硫酸收獲的硫酸銅。之前的第二柱(塔)此時可以經歷相同的裝載過程，直到其已經達到純的或基本上純的銅裝載。該過程相對容易控制，因為裝載時間是銅濃度和在樹脂上泵送的體積的簡單函數。現在參照圖11，提供了描述與本申請公開內容的解吸和再生系統1000 —致的操作的流程圖1100。該流程圖1100可以包括接收來自前端系統離子交換(樹脂)罐(1102)。 這些操作可以進一步包括從離子交換罐去除樹脂并產生樹脂/水漿料(1104)。這些操作可以進一步包括對具有三個不同區域的真空過濾帶提供樹脂/水漿料(1106，1108，1110)。 樹脂可以從區域1移動至區域2至區域3，并且，回收酸可以在與樹脂流動相反的方向上移動，即，區域3至區域2至區域1。這些操作可以進一步包括將樹脂提供回前端系統并提供用于富集的金屬溶液(1112)，這在下面進一步詳細地討論。現在參照圖12，提供了特定金屬凈化系統1200的一種實施方式。這里，可以將來自圖10的系統的混合金屬解吸溶液(汽提溶液，strip solution)或再生劑調節并控制至必需的PH水平(如果需要的話)，然后將其泵送到一系列螯合離子交換樹脂凈化單元中，如圖12所示。在一些實施方式中，系統1200可以包括多個(例如，4個以上)凈化單元(例如， 樹脂罐)，其可以利用選擇性螯合離子交換樹脂或硅膠。可以將該裝置(排列，布置)設計成實現重整溶液通過系統1200的連續流動。對于每種目標金屬，可以使用一個或多個提取器單元。在圖12所示的特定實施方式中，使用重整溶液連續地裝載三個或多個凈化單元。 這產生了第一凈化單元1202、第二凈化單元1204和第三凈化單元1206。其他構造和數量的罐也在本申請公開內容的范圍內。除了在每個凈化單元或樹脂罐中截留并保留優選的金屬以外，系統1200還可以成功地凈化(純化)并分離特定的目標金屬。當富集并凈化的目標金屬被吸收在凈化單元中的樹脂上時，然后可以將其收獲，如下面參照圖13-14所描述的。在操作中，一旦凈化單元脫機，便可以將之前的第二凈化單元切換到流路中作為第一凈化單元。由于已經部分地富集，其可以快速地經歷過飽和，并因此凈化所截留的金屬。這可以是正在進行的過程，其中將凈化單元轉換至流路上游中。這可以允許有限數量的凈化單元連續地操作。以下提供的表1描述了圖12的金屬凈化系統1200的操作的一個特定具體實施方式
。一旦第一凈化罐1202已經過飽和，便可以沖洗容器或將其吹空，并將其切換至再生模式。現在，可以將之前的第二凈化罐1204切換到第一位置中，并且之前的第三罐1206現在可以進入第二位置中，并且再生罐1208現在可以切換到第三位置中。過飽和可以確保通過最高親和力的金屬置換較低親和力的金屬(取決于混合金屬組成和離子交換配體)。以該方式，可以實現目標金屬的大約99%的純度(例如，S930、TP207、SIR-1000)。表1
第一第二第三再生1ABCD2DABC3CDAB4BCDA5ABCD在一些實施方式中，凈化單元1202、1204、1206、1208可以均包含選擇性離子交換樹脂，并且可以將單元布置成表1所述的旋轉構造。該系統可以被構造成通過使用過飽和來選擇性地靶向并捕獲單獨的金屬，以通過杠桿作用影響(或平衡，leverage)樹脂對不同金屬的固有相對親和力。在一些實施方式中，在過飽和過程中，可以將再生劑連續地引入到第一凈化單元 1202中，甚至在樹脂的有效容量已經耗盡之后。由于特定凈化單元的目標金屬可以對樹脂具有更高的親和力，所以相對于溶液中的其他金屬，樹脂連續暴露于再生劑可以導致更高親和力的目標金屬離子移動并代替可能已經捕獲在樹脂上的其他非目標金屬。在過飽和的指定體積之后，特定凈化單元的樹脂可以僅包含由該模塊所靶向的金屬。該凈化單元沒有靶向的一些或所有其他金屬可以留在再生劑溶液中，并繼續到達下一個凈化單元，其中相同的過程然后靶向并捕獲另一種金屬。根據來自前端樹脂罐的再生劑中的金屬的數量，可以連續地布置相應數量的凈化單元(每個凈化單元靶向特定的金屬)，使得可以分離所有金屬。以這種方式，可以識別、靶向、由樹脂上的捕獲分離，并凈化(純化)混合金屬再生劑的各種金屬。應當指出，將各種金屬部分與多金屬再生劑分離的能力代表相對于現有離子交換過程的重大改進，因為可以將純化的金屬直接制造成最終產品。目前，涉及混合金屬溶液的過程在可以回收可用產物之前，需要另外的且昂貴的處理。在一些實施方式中，根據圖12，再生劑現在已被洗除金屬，并且，再生劑可以再次有效地是酸，但其強度和濃度較低且具有痕量污染物。圖12的離子交換過程(其中，將再生劑中的金屬與樹脂上的質子交換)還具有通過加入游離的H+離子(來自離子交換樹脂) 使再生劑(酸)本身再生的額外效果。在離開系統1200后，可以使用少量體積的新鮮的高濃度的酸浸漬再生劑，以便將其強度和濃度恢復至接近初始水平。以這種方式，然后可以將再生劑循環回到其他系統(例如，系統1000)中幾次，并用來解吸和重整引入的前端柱。以這種方式重復地重新使用酸的能力相對于現有離子交換方法是明顯的改進；其中，耗酸量 (酸消耗)構成操作成本的較大百分比，并且需要丟棄大量廢酸會產生責任的問題。在一些實施方式中，一旦第一凈化單元(例如，圖12中的第一凈化單元1202)已經達到過飽和并用目標金屬完全裝載，其可以采取脫機并準備好解吸和再生。可以使用水反沖洗凈化單元，以去除任何間隙流體、殘余的裝載溶液、固體和雜質，以及使樹脂床流化且抵消任何壓縮。還可以將來自該階段的過程用水輸送至前端系統現場或裝置外，以進行處理和循環。與現有離子交換方法相比，該過程用水的重復重新使用可以構成耗水量和操作成本的顯著減少。現在參照圖13-14，提供了描述重復解吸系統1300的實施方式。如以上討論的，可以用與系統1000相連的真空過濾帶1006來解吸來自前端系統的離子交換罐。相對而言， 可以利用重復解吸系統1300來解吸來自圖12的金屬填充的凈化單元。系統1300可以基于可編程邏輯控制器，利用由自動集中管理系統調節的重復解吸(重復汽提)方案。在一些實施方式中，系統1300可以包括一系列酸罐，例如，酸罐A1302、酸罐B 1304和酸罐C 1306。可以從圖12所示的系統1200提供完全裝載的凈化罐或柱(塔)1310。 滿載的柱(塔)1310可以從構成解吸酸罐(make-up strip acid tank) 1312接收額外的酸，并且可以將輸出提供至產物緩沖罐1308。在一個可能的順序中，可以通過滿載的柱 (塔)1310泵送酸罐A 1302，供應到罐1308中(最終產品，產物緩沖罐)(步驟1)。然后，可以通過柱(塔)1310泵送酸罐B 1304(步驟幻，接著通過柱(塔)1310泵送酸罐C 1306(步驟3)。然后，可以通過柱(塔)1310泵送新鮮的稀酸(步驟4)。在酸處理之后，裝載的柱 1310可以經歷用水沖洗以完成再生。步驟1可以注入產物緩沖罐1308，步驟2可以注入酸罐A 1302，步驟3可以注入酸罐B 1304，并且步驟4可以注入酸罐C 1306。在一些實施方式中，每批酸可以用來解吸幾個不同的凈化單元，并且，可以通過一系列降低金屬濃度并增加自由質子濃度的酸批料，來解吸每個凈化單元。因此，待引入到飽和凈化單元(例如，柱1310)中的第一批酸可以是，相對于一組酸批料內的其他批料，已經使用最多次的。在離開凈化單元后，該酸批料可以分別具有其最大金屬濃度和最小自由質子濃度。此時，可以從解吸系統1300中去除酸批料，并將酸批料運送用于最終處理成最終在一些實施方式中，解吸處理可以以這種方式繼續，其中與其之前的批料相比，已經使用每個后續的酸批料更少次數。除了可以被運送用于最終處理成最終產品的第一批以外，可以儲存所有其他批，以供下一個飽和柱使用。最后一批酸可以是新鮮的酸，以確保樹脂適當地解吸金屬并適當地再生和重整，用于重新使用。例如，再次參照圖13，在四批的一組酸中，其由酸罐1302中的三個解吸批料、酸罐1304中的兩個解吸批料、酸罐1306中的一個解吸批料以及罐1312中的新鮮的酸批料組成，可以首先使用三個解吸批料，將其運送用于最終處理成最終產品，如圖15所示。然后，可以使用兩個解吸批料，對于下一個柱，其可以變成三個解吸批料。然后可以使用一個解吸批料，然后，對于下一個柱，其可以變成兩個解吸批料。最后，可以使用新鮮的酸，并且對于下一個柱，其可以變成一個解吸批料。在一些實施方式中，通過使游離酸的利用最大化，這種解吸方案可以明顯地減小化學品消耗。這可以提供相對于現有離子交換方法的顯著的優點，所述現有離子交換方法會產生大量體積的需要額外處理和處置的廢酸。結果，可以消耗更少的酸，而酸的消耗會產生大量的操作成本。在一些實施方式中，高純度和濃度的金屬可以使再生劑直接并經濟地處理成金屬鹽化學品最終產品，具有少量或沒有副產物或廢物。以這種方式，可以解吸并再生柱(塔) 或樹脂罐以用于再利用，并且可以作為高純度、高濃度的金屬鹽溶液提供目標金屬。這種方法相對于現有離子交換方法具有顯著的改進，因為可以不消耗酸和將其作為廢物丟棄，相反，這種方法將其變成商業上適于銷售的最終產品的成分。這可以導致操作成本的顯著降低，以及消除對處理和處置廢酸所需的高昂費用。現在參照圖14，提供了結合了一些或所有系統1200和1300的系統1400的示例性實施方式。系統1400可以包括凈化單元1402、1404、1406和1408，其可以被構造成與上面參照圖12描述的那些相似。系統1400可以進一步包括酸罐1410、1412、1414和1416，其可以被構造成與上面參照圖13描述的那些相似。凈化單元和酸罐的可替換布置也在本申請公開內容的范圍內。在一些實施方式中，可以通過利用重復解吸系統(例如，上面參照圖13描述的系統)，來使用系統1400以從亞氨基二乙酸離子交換樹脂中回收金屬硫酸鹽。解吸酸中濃度梯度的應用可以允許有效地利用所提供的質子，以及使沖洗水需求和復雜的處理控制最小化。在一些實施方式中，可以使用系統1400來施加用于以多種且重復的方式從離子交換樹脂中回收純金屬離子的酸。此外，其始終跟在暴露不太使用的酸的后面，這意味著， 重整和清洗在正在進行的過程中可能變得越來越有效。另外，可以在最終的、高度濃縮的金屬硫酸鹽溶液中使殘余的自由質子最小化。這在金屬硫酸鹽回收之后徹底供給到結晶化過程中(在圖15中討論)，因為在pH升高的環境中溶解性顯著降低。在一些實施方式中，經由罐1410、1412、1414和1416的多種酸暴露還簡化了酸處理之后的樹脂的沖洗。以這種方式，可以在樹脂上留下更少的銅(或其他金屬)。結果，可以消除與何時切割回收部分以及何時切換至沖洗相關的問題。在傳統的柱重整方法中，流出物中的金屬濃度緩慢地增加至最大(期望的)濃度，然后在正在進行的過程中減小。典型地，將所有這種溶液收集到一個罐中。這引入了稀釋效果，其與期望接收最高金屬回收濃度(即，每升100_150g金屬鹽)的效果是相反的。在所描述的相同的飽和柱重復暴露于預定的、預濃縮的回收溶液中，避免并克服了柱洗滌的這些低濃度前部和尾部。最后的柱暴露于新鮮稀酸提供理想的情況，以在其切換回到富集系列(enrichment train)之前使用新鮮的或循環的沖洗水沖洗沒有酸的柱。這種簡化使得回收過程順序更有效。在一些實施方式中，雖然核心過程中的柱可以串聯地連接，但是，可以用銅離子使線路(或第一柱)中的第一柱(塔)(例如，凈化單元1402)過飽和。在該特定實例中，銅離子可以去除所有較低親和力的金屬離子。在操作中，一旦所有離子交換位置已經被目標金屬(例如，以上討論的銅離子)占據，便然后可以將第一柱從系統中取出。現在，第一柱可以移入系統1400的集中管理部分中，即，酸罐1410、1412、1414和1416。這里，這里，可以將已經暴露于兩個第一柱(塔)的酸溶液首先泵送至柱(塔)之上，以接收由酸罐1416( 即，解吸D)指示的高度濃縮的、較低保持游離質子溶液。然后，可以用來自酸罐1412( 即，解吸B)和酸罐1414( 即，解吸A)的另外的洗酸劑來處理柱(塔)，直到在柱(塔)上泵送新鮮酸溶液為止。現在可以去除所有銅，并且，第一柱(塔)可以經歷簡短的水沖洗。然后，該柱(塔)可以準備好返回到裝載循環中。在一些實施方式中，可以將系統1400構造成盡可能有效地利用由酸傳遞的質子。 系統1400還可以去除在金屬回收過程中管理從柱(塔)洗脫高濃度峰值的必要性。因此， 整個回收過程提供更加強的且簡化的途徑，該方法為金屬鹽結晶化提供好得多的、更高濃度的且酸性更小的進料溶液。現在參照圖15，提供了被構造成處理商業金屬鹽的系統1500。在系統1500中，可以利用可以包括但不限于真空蒸發、結晶化和噴霧干燥的方法，將來自系統1400的金屬鹽濃縮物處理成商業質量的金屬鹽。所使用的技術可以取決于產品的期望特性和規格。濃縮物的高純度和濃度可以允許根據客戶需求非常經濟地生產寬范圍的規格。在經歷質量檢查之后，可以包裝最終產物并將其運送至客戶或其他分銷網絡。在一些實施方式中，系統1500可以包括接收容器1502，該接收容器1502可以被構造成從系統1400中接收和/或儲存輸出。可以將金屬溶液從接收容器1502轉移至蒸發室 1504。可以將從蒸發室1504去除的水重新分配至本申請公開內容的任何其他系統。可以將來自蒸發室1504的輸出提供至結晶器1506，該結晶器1506可以被可操作連接至冷卻機 1508。在一些實施方式中，將金屬硫酸鹽在中央處理單元中回收為高濃度金屬硫酸鹽溶液。結晶器1506可以利用各種結晶技術，以將金屬硫酸鹽回收成固體產品。這可以通過冷卻高濃度金屬硫酸鹽來實現，高濃度金屬硫酸鹽可以將溶解度降低至固體金屬硫酸鹽開始結晶的水平。所得到的結晶金屬硫酸鹽可以沉積在最終結晶罐1510中。然后，可以將結晶金屬硫酸鹽運送至電解沉積室1510。電解沉積室1510可以涉及各種用來提取目標金屬的過程。應當指出，本申請公開內容的系統可以用來生產金屬鹽，這可能遠比生產金屬的或元素產品更有利。例如，可以將金屬硫酸鹽(如，五水硫酸銅(copper penta hydro sulfate)) 直接供應回印刷電路板制造、電鍍、芯片制造以及許多其他過程中。對于硫酸銅，作為硫酸鹽回收的質量可能比純金屬高大約四倍。應當指出，雖然圖15主要將銅描述為金屬，但是， 本申請公開內容的系統可以對任何數量的金屬起作用。一些其他金屬包括，但不限于，鎳、鋅等。在一些實施方式中，可以通過連接在中心數據庫軟件系統中的傳感器和計算機來監測中央處理設備的處理，中心數據庫軟件系統可以連續記錄所有操作參數、標準、性能以及實時結果。與來自前端柱(塔)RFID標簽的數據一起，可以通過數據庫采掘軟件來評估這種數據，以對到達中央處理設備的各類前端柱識別趨勢和最佳操作參數。相同或相似的軟件還可以分析中央處理設備的處理的操作參數。由于數據庫隨著時間而積累信息，所以其能夠推薦用于前端柱分選和再生的最佳操作參數、目標金屬模塊裝載和解吸參數、以及整體處理效率；進一步降低成本和化學品的消耗。如上面所討論的，本申請公開內容的實施方式可以利用RFID跟蹤和管理系統。例如，并且再次參照圖3，可以利用網絡連接的RFID(射頻識別)系統跟蹤并管理各個離子交換罐302A-G。每個離子交換罐可以裝配有唯一的RFID標簽，其能夠記錄并儲存與罐相關的至少一種特性。為了本公開內容的目的，術語“特性”可以指特定離子交換罐的物理的、化學的和歷史的特性。手持式、車載式、和基于工廠RFID讀出器的網絡可以無線地連接到資產管理軟件系統中，該系統可以位于中心設備或其他地方，并反映(mirror)至公司總部。該系統可以允許通過維修過程的每個階段來實時地、同步地跟蹤數千個離子交換罐。這可以導致使諸如離子交換運輸、交換安排、樹脂降解的管理、以及用于批量解吸和再生的類似離子交換罐的分類的任務的效率最大化。從防止與錯誤的柱/樹脂識別相關的操作誤差，還可以實現成本節省。該歷史數據庫可以實時地更新，并可以與基于模糊邏輯的過程優化軟件系統一起操作，以不斷改進操作效率。在一些實施方式中，例如，在核心過程中心設備處，可以通過基于模糊邏輯的軟件系統來記錄并管理操作參數，例如，試劑選擇和劑量、樹脂批料組成、解吸效率、以及產品質量。可以將該信息與從RFID管理系統收集的數據一起，結合到(并入)包含維修過程的每個操作參數的詳細歷史報表的統一數據庫中。模糊邏輯系統可以連續地對該數據庫進行采掘，以識別最佳有效的參數，并為技術人員提出建議的處理參數。該系統可以從每個所處理的離子交換罐“學習”，以使得當數據庫隨著時間增加時，其可以識別用于處理任何給定的離子交換罐或一組罐的最有效的一組參數。因此，當攜帶飽和離子交換罐的卡車進入中心設備(facility)時，并且在駕駛員已經關閉發動機之前，該系統會精確地知道哪個離子交換罐已經到達，每個離子交換罐來自哪個客戶，離子交換罐已經維修操作了多長時間，以及應如何對其分類。根據數據庫，該系統可以檢查每個離子交換罐的歷史數據，包括作為相對金屬濃度的這種變量，并解吸試劑。與來自之前每個組的參數的結果相比，然后，該軟件可以識別用于離子交換罐的最有效且節省成本的處理的最佳組。該系統還可以將相同的處理施加至精制(精煉)核心過程，并產生生產操作參數。數據和優化過程參數可以使新中心設備以及國際擴張的學習曲線最小化。在一些實施方式中，本申請公開內容的教導可以非常適于處理電鍍和表面精加工工業的沖洗水。電鍍的主要目的可以是將具有期望性能例如美觀的外觀、硬度、電導率、或耐腐蝕性的一層金屬，沉積在缺少上述性能的材料的表面上。典型地，被電鍍的材料可以是另一種金屬，例如鋼或鋅；雖然也可以電鍍其他材料，例如塑料。被電鍍的零件(部件)的范圍可以從普通物品(例如，螺栓、螺釘、按鈕和拉鏈)，以及工業制品(例如，發動機部件、 渦輪機葉片、液壓活塞和航空部件)，到高科技制品(例如，集成電路、數據盤、以及在印刷電路板中使用的敷銅箔疊層板)。從技術的角度來看，電鍍是一種被稱作電沉積的過程，其可以是這樣完成的通過使負電荷穿過其中將待電鍍的零件變成陰極，然后將該零件浸沒在由溶解的金屬鹽(例如，CuSO4)構成的電解質(或電鍍槽)中；待有效電鍍的金屬變成陽極。在溶液中，所溶解的金屬可以以具有正電荷的離子形式存在，因此被吸引至帶負電荷的零件。當通常由整流器供電的直流電流流過電路時，金屬離子在陰極(零件)處被還原，并且形成電鍍。隨著該過程繼續，電鍍槽的組成可能發生改變，因為從溶液中去除了金屬。因此，必須通過加入補充成分來維持該電鍍槽。雖然可以在長時期內保持一些槽，但是，必須周期性地廢棄其他槽(特別是需要精確度的情況下)，并用新的槽替換；用過的電鍍槽的排放是廢水的主要來源。這對該方法沒有影響，在處理之前無需大規模稀釋電鍍槽。一旦電鍍已經達到期望的厚度，便可以將零件從電鍍槽中移出，并且可以繼續通過一系列以逆流布置的沖洗槽。可以從最后的罐供應新鮮的水，并且可以連續地排放來自第一罐的污染的沖洗水。徹底的沖洗可能是必要的，因為任何殘余的電鍍液都可能導致云斑、瑕疵(污點)或其他表面不規則性；通常導致使用和排放大量的水。當零件離開電鍍槽時，它們“帶出”仍粘附至其表面的電鍍液。這種帶出是沖洗水會被重金屬如此嚴重污染的主要原因之一。在一些實施方式中，為了處理這些電鍍沖洗水和用過的電鍍槽，可以在相對于日常體積的沖洗水和金屬濃度包含適當體積的離子交換樹脂(裝在柱或罐中)的位置安裝前端系統。每個處理步驟可以處理或去除廢水中的污染物，其中金屬被捕獲在柱(塔)中。在一些實施方式中，在離開前端系統后，然后可以將經處理的水直接循環到沖洗過程中。如果如此需要電鍍過程的水質要求的話，則可以在重新引入到沖洗過程之前，使用反滲透或傳統的去礦化系統來進一步處理經處理的水。可以用新重整的柱(塔)來代替飽和的前端柱(塔)，然后，將其運送至中央處理設備，以進行解吸和重整。然后，所提取的金屬可以經歷分離和凈化過程(如上所述)，然后，將其處理成商業上適于銷售的最終產品。 本申請公開內容的實施方式可以以比目前可獲得的替代方式更低的成本帶來現場廢水循環以及金屬回收的益處。本申請公開內容的實施方式可以利用多級處理以收集、運輸并處理含有各種金屬的廢水。更具體地，本申請公開內容涉及基于離子交換的廢水處理和用于處理包含金屬的廢水的循環系統，該系統由位于廢水產生位置的獨立前端單元和中央處理設備構成，在中央處理設備處，收集并處理前端模塊的部件。在處理之后，離開本發明系統的廢水可以適于再循環或合法排放，同時將金屬收集、分離、凈化并處理成最終產品。當從經濟上、法規上或其他因素考慮此要求時，中央處理設備也可以位于與前端系統相同的位置。在第一級中，可以從樹脂中解吸金屬，并通過創造性的傳送帶真空過濾帶單元 (如圖10所示)將樹脂再生成其原始的質子形式；這可以利用級聯設備來使沖洗水消耗減到最小化并增強對操作參數的控制。在從其各個柱(塔)或離子交換罐提取之后，可以將樹脂散布在穿過多個區域的過濾帶上，每個區域具有不連續的處理步驟(例如，沖洗、解吸和重整)。在經歷第一級的處理之后，可以將樹脂重整為其原始的質子形式，并且準備好在前端單元中再利用，同時可以將金屬解吸至溶液中以用于在第二級中進一步處理。在第二級中，可以將來自第一級的混合金屬解吸溶液或再生劑泵送到一系列螯合離子交換樹脂凈化單元中；每個凈化單元由多個布置在旋轉木馬(merry go round)構造中的柱(塔)或罐組成，并裝載有選擇性離子交換樹脂。每個凈化單元可以通過使用過飽和來選擇性地靶向并捕獲單獨的金屬，以通過杠桿作用影響樹脂對不同金屬的固有相對親和力。通過串聯地布置多個凈化單元，可以從混合金屬再生劑中提取單獨的金屬部分。一旦特定凈化單元中的柱(塔)達到過飽和，那么其便可以使其脫機，解吸金屬， 并使用由自動集中管理器控制的創造性的重復解吸過程再生，如圖12-14所示。在該過程中，每批酸均可用來解吸幾個不同的柱(塔)，并且每個柱都可以通過一系列降低金屬濃度并增加自由質子濃度的酸批料來解吸。這可以導致化學品消耗以及高濃度和純度的解吸溶液明顯降低。金屬的高純度和濃度使得能夠將再生劑從第二級直接并經濟地處理成金屬鹽化學最終產品。在第三級中，可以利用諸如如圖15所示的真空蒸發、結晶和噴霧干燥的方法，將第二級的單一金屬再生劑直接處理成商業上適于銷售的最終產品。上述一些實施方式(例如，那些與RFID跟蹤和管理系統相關的實施方式)可以在計算機程序產品中實施，所述計算機程序產品可以儲存存儲介質上，改存儲介質具有當由處理器執行本文所述的報文處理(messaging process)的指令。該存儲介質可以包括，但不限于，任何類型的磁盤(包括軟盤、光盤、光盤只讀存儲器(⑶-ROM)、可擦寫光盤(⑶-RW)和磁光盤)、半導體裝置(例如，只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)如動態和靜態RAM、 可擦可編程只讀存儲器(EPROM)、電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)、閃存、磁卡或光卡)， 或任何類型的適于儲存電子指令的介質。可以將其他實施方式實現為由可編程控制裝置執行的軟件模塊。本文中使用的術語僅是為了描述特定實施方式的目的，并且不是旨在限制本發明。除非上下文另外清楚地表示，否則如本文使用的，單數形式“一個”，“一種”和“該”也包括復數形式。應當進一步理解，本說明書中使用的術語“包括”和/或“包含”表示所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或加入一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組。應當指出，僅出于示意性目的而提供任何尺寸、大小、長度、配量、密度、流量(流速)、定量給料劑等，并且，其并不旨在限制本申請公開內容的范圍。例如，任何圖上列出的任何尺寸或大小僅是以一個實例的方式提供，因為本領域的普通技術人員可以改變這些尺寸。已經描述了許多實施方式。然而，應當理解，可以進行各種修改。因此，其他實施方式包括在所附權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種廢水處理系統，包括真空過濾帶系統，其被構造為接收來自前端系統的飽和樹脂罐，所述真空過濾帶系統被構造為產生來自所述飽和樹脂罐的漿料并對所述漿料提供級聯的樹脂沖洗；以及重復解吸系統，其被構造為接收來自特定金屬凈化系統的金屬填充的凈化單元，所述重復解吸系統進一步被構造為將多個酸罐的內容物順序地施加于金屬填充的凈化單元從而產生金屬鹽。
2.根據權利要求1所述的廢水處理系統，其中，所述多個酸罐包括三個酸罐。
3.根據權利要求1所述的廢水處理系統，其中，以預先選擇的順序通過所述金屬填充的凈化單元泵送來自所述多個酸罐中的每一個酸罐的酸、氧化劑和還原劑中的至少一種。
4.根據權利要求2所述的廢水處理系統，其中，所述多個酸罐中的每一個酸罐包括具有變化的、累積的目標金屬鹽水平的不同濃度的酸。
5.根據權利要求1所述的廢水處理系統，其中，所述金屬填充的凈化單元包括銅、鎳、 鋅、和離子交換樹脂中的至少一種。
6.根據權利要求5所述的廢水處理系統，其中，所述離子交換樹脂選自由亞氨基二乙酸離子交換樹脂、硅膠、化學修飾的硅膠、和無機載體組成的組。
7.根據權利要求1所述的廢水處理系統，其中，所述重復解吸系統被構造為向產物平衡罐提供輸出物。
8.根據權利要求1所述的廢水處理系統，其中，最頻繁使用的酸包括在所述多個酸罐的至少一個中，所述最頻繁使用的酸首先被施加到所述金屬填充的凈化單元中。
9.根據權利要求2所述的廢水處理系統，其中，第一酸罐被構造為將酸分配到所述金屬填充的凈化單元中，第二酸罐被構造為將酸分配到所述第一酸罐中，并且第三酸罐被構造為將酸分配到所述第二酸罐中。
10.根據權利要求9所述的廢水處理系統，進一步包含產物平衡罐，所述產物平衡罐被構造為接收排空到所述金屬填充的凈化單元中的由所述第一酸罐所產生的流出液。
11.一種處理廢水的方法，包括在真空過濾帶系統處接收來自前端系統的飽和樹脂罐；產生來自所述飽和樹脂罐的漿料；對所述漿料提供級聯的樹脂沖洗；在重復解吸系統處接收來自特定金屬純化系統的金屬填充的純化單元；以及在所述重復解吸系統處將多個酸罐的所述內容物順序地施加于所述金屬填充的純化單元從而產生金屬鹽。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，所述多個酸罐包括三個酸罐。
13.根據權利要求11所述的方法，進一步包括以預先選擇的順序通過所述金屬填充的凈化單元泵送來自所述多個酸罐中的每一個酸罐的酸、氧化劑和還原劑中的至少一種。
14.根據權利要求12所述的方法，其中，所述多個酸罐中的每一個酸罐包括具有變化的、累積的目標金屬鹽水平的不同濃度的酸。
15.根據權利要求11所述的方法，其中，所述金屬填充的純化單元包括銅、鎳、鋅、和離子交換樹脂中的至少一種。
16.根據權利要求15所述的方法，其中，所述離子交換樹脂選自由亞氨基二乙酸離子交換樹脂、硅膠、化學修飾的硅膠、和無機載體組成的組。
17.根據權利要求11所述的方法，包括經由所述重復解吸系統將輸出物提供給產物平衡罐。
18.根據權利要求11所述的方法，進一步包括在所述多個酸罐的至少一個中裝入最頻繁使用的酸，以及首先將所述最頻繁使用的酸施加于所述金屬填充的純化單元。
19.根據權利要求12所述的方法，進一步包括將來自第一酸罐中的酸分配到所述金屬填充的純化單元中、將來自第二酸罐的酸分配到所述第一酸罐中、以及將來自第三酸罐的酸分配到所述第二酸罐中。
20.根據權利要求19所述的方法，進一步包括在產物平衡罐處接收排空到所述金屬填充的凈化單元中的由所述第一酸罐所產生的流出液。
全文摘要
本申請公開內容涉及處理廢水的系統和方法。根據一種特定實施方式的系統可以包括真空過濾帶系統，其被構造為接收來自前端系統的飽和樹脂罐，該真空過濾帶被構造為產生來自飽和樹脂罐的漿料并對該漿料提供級聯的樹脂沖洗。該系統可進一步包括重復解吸系統，該被構造為接收來自特定金屬凈化系統的金屬填充的凈化單元。該重復解吸系統可進一步被構造為將多個酸罐的內容物順序地施加到金屬填充的純化單元中從而產生金屬鹽。許多其他實施方式也包括在本申請公開內容的范圍內。
文檔編號C02F1/42GK102245515SQ200980148446
公開日2011年11月16日 申請日期2009年12月3日 優先權日2008年12月3日
發明者理查德·旭·葉, 賴納·鮑德 申請人:海卓恩克科技有限公司