專利名稱：用于廢水處理的系統和方法
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的領域。更具體地，本申請公開內容涉及用來從工業廢水中去除受控的(調節的)和未受控的(未調節的)污染物的設備、操作過程、化學過程和物理過程。
背景技術：
多種工業制造過程產生包含金屬和其它污染物的廢水；為有機的和無機的。由于其固有的毒性，監管機構嚴格地限制可合法排入環境中的一些金屬的最大濃度。為了遵守這些規章制度，工廠采用廢水處理工藝從廢水中去除受控的物質(regulated substances)。兩種主要的廢水處理方法是化學沉淀和離子交換。現今，化學沉淀是最常用的從廢水中去除溶解的(離子)金屬的方法。化學沉淀典型地需要中和、沉淀、凝結、絮凝、沉積、沉降/過濾和脫水的工藝操作。其使用一系列罐，在這些罐中，添加凝結劑、沉淀劑和其它化學品(例如，聚合物、硫酸亞鐵、氫氧化鈉、石灰和聚氯化鋁)以將金屬轉化成不可溶形式。伴隨廢水的PH調節，這導致金屬從水中沉淀出。 使用凈化罐(澄清罐)，允許沉淀劑沉降，然后將其收集為淤泥(污泥，sludge)；也可使用過濾來去除固體。使用壓濾機和/或干燥機去除淤泥中過多的水。然后，將淤泥(其本身是受控的有害廢物)運送到裝置外(廠區外)，在那里，通過將其與水泥或聚合物混合來使其穩定，然后，將其埋在有害物料填埋場中。用這種方式，將廢水中的受控金屬的濃度減小至與控制限度一致的水平，允許水從設備(工廠)中排出。然而，需要處理、運輸和處置所產生的有害淤泥，是用化學沉淀作為廢水處理的最昂貴、勞動量大、需要資源且困難的問題之一。化學沉淀的固有缺點是，其是主動且加成的過程，這樣，其需要向廢水中添加化學品，以便去除受控金屬。這種方法的副作用是增加了多種其它物質的濃度，以及使諸如化學需氧量(COD)和電導率特性變差；從而需要額外的處理并導致水不適于循環和再利用或者對于循環和再利用來說是不經濟的。此外，所去除的金屬不僅是不可回收的，而且使其成為需要專門處理的受控的有害物料。作為一種加成過程，化學沉淀還增加了需要處理、運輸和填埋的廢物物料的量達若干數量級。作為一種主動的過程，在適當的操作過程和相對于變動的變量(例如，溶液中的金屬的數量及其濃度，以及其它物質的存在和濃度)的化學品的配料的基礎上，判定化學沉淀的效能。化學品的配料不足會導致沉淀和受控金屬的去除不完全，而配料過多會浪費化學品，產生額外體積的淤泥，并增加成本。現在，由于非法排放的結果，大多數廢水處理操作簡單地承擔附加成本，并在其處理操作中使化學品配料過多。而且，在包含幾種金屬的廢水中，由于每種金屬在不同的PH下最佳地沉淀，因此，調節pH以使一種金屬沉淀，可能實際上導致另一種金屬重新溶解在廢水中。最后，化學沉淀過程還需要大量占地面積和固定設備。相反，離子交換是化學計量的、可逆的靜電化學反應，在該化學反應中，溶液中的離子與絡合物(complex)中的帶相似電荷的離子交換。這些絡合物典型地化學結合于產生樹脂的固態的、不溶的、有機聚合物基質；其中最常見的是交聯聚苯乙烯。還可以使用無機基質如以各種多孔結構(多孔性)和化學改性的硅膠。通過向苯乙烯中添加二乙烯基苯，來實現聚苯乙烯交聯，這會增加穩定性，但會稍稍減小交換容量(能力)。通過大孔(介孔) 結構，通常將這些離子交換樹脂制造成小珠體(Imm)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。樹脂的交換容量由交換位置的總數限定，或更具體地，由其總共可用的官能團的總數限定。在實際的離子交換反應中，將松散地附接至絡合物的官能團的離子(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，該陽離子交換劑將其帶正電的離子(H+、Na+等)與溶液中的帶相似電荷的離子(Cu2+、M2+等)交換，該陰離子交換劑將其帶負電的離子(0H-)與溶液 (氯化物、硫酸鹽等)中的帶相似電荷的離子交換。基于其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，將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。最初附接至樹脂的離子(例如，H+、Na+、0H_)具有最小的親和力，這是為什么其會與樹脂遇到的任何其它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且不是絕對的。一旦離子交換樹脂交換離子的容量(能力)已經耗盡；即，所有官能團已將其原始離子與溶液中的離子交換，該離子交換樹脂可以再生。這也被稱為已經“飽和的”樹脂，因為其不能吸附任何額外的離子。再生的過程簡單地是原始離子交換的逆反應。首先使清潔的水沖過飽和樹脂，以去除任何顆粒、固體，或其它污染物。然后，使包含高濃度的原始離子 (例如，包含在酸中的H+離子)的溶液通過樹脂，導致捕獲在官能團上的離子(例如，Cu2+) 與官能團強制分離，溶解在溶液中，并被來自酸的H+離子代替。取決于樹脂的類型(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中， 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。再生導致樹脂返回至其原始形式(適于再利用)，而溶液(也被稱為再生劑)包含從樹脂中解吸(strip)的所有金屬或其它離子。根據其組成和復雜性，一些再生劑可以由諸如電解沉積(電解提取， eletrowinning)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，是為什么對于包含金屬的廢物來說，離子交換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中，根據一種特定實施方式的系統可以包括前端系統，其包括被構造為包含離子交換樹脂的至少一個樹脂罐，該離子交換樹脂被構造為靶向特定金屬。該至少一個樹脂罐可以被構造為接收來自氧化反應器的輸出(輸出物， output)，該氧化反應器被構造為接收來自廢水產生過程的廢水流。該系統可以進一步包括中央處理系統，其被構造為接收來自該至少一個樹脂罐的飽和樹脂罐。該中央處理系統可進一步包括真空過濾帶系統，其被構造為接收來自飽和樹脂罐的漿料并對該漿料提供級聯的樹脂沖洗。該中央處理系統可進一步包括重復解吸系統，其被構造為接收來自特定金屬凈化系統(metal specific purification system)的金屬填充的凈化單元。該重復解吸系統可進一步構造為將多個酸罐的內容物順序地(相繼)施加到金屬填充的凈化單元中從而產生金屬鹽。可以包括一個或多個以下特征。該至少一個樹脂罐可以包括以串聯構造布置的多個樹脂罐。該離子交換樹脂可以是亞氨基二乙酸樹脂。該亞氨基二乙酸樹脂可以是質子形式。在一些實施方式中，該特定金屬凈化系統可以被構造為接收來自真空過濾帶系統的金屬溶液。該特定金屬凈化系統可以包括多個凈化單元。該金屬填充的凈化單元可以通過使該金屬溶液流過多個凈化單元而產生。多個酸罐中的每一個可包括不同的酸濃度。在一些實施方式中，該真空過濾帶系統可以包括多個噴射區(噴霧區，spraying zones)，該多個噴射區中的每一個被構造為將溶液施加到漿料上，并通過在該真空過濾帶上施加負壓而使該漿料基本上脫水。該氧化反應器可以進一步包括反應盤管，其被構造為對該氧化反應器的至少一部分加壓。在一些實施方式中，該至少一個樹脂罐可以包括一個或多個射頻識別(RFID)標簽，其被構造為記錄與至少一個樹脂罐相關的至少一種特性。該金屬鹽可以被轉移到金屬鹽處理系統中，用于冷卻和結晶。在本申請公開內容的另一種實施中，根據一種特定實施方式的方法可以包括提供前端系統，該前端系統包括具有被構造為靶向特定金屬的離子交換樹脂的至少一個樹脂罐。該方法可以進一步包括在該至少一個樹脂罐中接收來自氧化反應器的輸出，該氧化反應器被構造為接收來自廢水產生過程的廢水流。該方法可另外包括在中央處理系統中接收來自該至少一個樹脂罐的飽和樹脂罐和在真空過濾帶系統中接收來自飽和樹脂罐的漿料。該方法還可以包括在真空過濾帶系統中對該漿料提供級聯的樹脂沖洗，以及在重復解吸系統中接收來自特定金屬凈化系統的金屬填充的凈化單元。該方法可進一步包括在重復解吸系統中將多個酸罐的內容物順序地施加到金屬填充的凈化單元中從而產生金屬鹽。可以包括一個或多個以下特征。該至少一個樹脂罐可以包括以串聯構造布置的多個樹脂罐。該離子交換樹脂可以是亞氨基二乙酸樹脂并且可以是質子形式。在一些實施方式中，該方法進一步包括在特定金屬凈化系統中接收來自真空過濾帶系統的金屬溶液，該特定金屬凈化系統具有多個凈化單元，以及通過使金屬溶液流過多個凈化單元而產生金屬填充的凈化單元。多個酸罐中的每一個可包括不同的酸濃度。該方法還可以包括在真空過濾帶系統中提供多個噴射區，多個噴射區中的每一個被構造為將溶液施加到漿料上，并通過在該真空過濾帶上施加負壓而使該漿料基本上脫水。該方法可另外包括在氧化反應器內提供反應盤管，該反應盤管被構造為對該氧化反應器的至少一部分進行加壓。該方法可進一步包括經由一個或多個射頻識別(RFID)標簽記錄與至少一個樹脂罐相關的至少一種特性。該方法還可以包括在金屬鹽處理系統中冷卻該金屬鹽。
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--個示例性實施方式；
圖2是根據本申請公開內容的廢水系統的--個示例性實施方式；
圖3是根據本申請公開內容的廢水系統的--個示例性實施方式；
圖4是根據本申請公開內容的廢水系統的--個示例性實施方式；
圖5是根據本申請公開內容的廢水系統的--個示例性實施方式；
圖6是根據本申請公開內容的廢水系統的--個示例性實施方式；
圖7是根據本申請公開內容的廢水系統的--個示例性實施方式；
圖8是根據本申請公開內容的廢水系統的--個示例性實施方式；
圖9是根據本申請公開內容的廢水系統的--個示例性實施方式；
圖10是根據本申請公開內容的廢水系統的-一個示例性實施方式；
圖11是根據本申請公開內容的廢水系統的-一個示例性實施方式；
圖12是根據本申請公開內容的廢水系統的-一個示例性實施方式；
圖13是根據本申請公開內容的廢水系統的-一個示例性實施方式；
圖14是根據本申請公開內容的廢水系統的-一個示例性實施方式；
圖15是根據本申請公開內容的廢水系統的-一個示例性實施方式；
在各個附圖中的相似的參考標記可以表示相似的元件(要素)。
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，該系統可以處理包含金屬的廢水，使得能夠再利用經處理的水，或按照規定的標準排放。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、凈化并富集成商業上適于銷售的最終產品，例如，金屬硫酸鹽。該系統可以由位于廢水產生位置的前端單元、以及中央處理設備構成，在中央處理設備中，從多個前端單元收集并處理包含金屬的離子交換柱(塔)。可替換地，在處理體積、經濟和/或規章考量有利的情況下，中央處理設備可與前端系統定位在一起。本申請公開內容的實施方式可以用來從電鍍槽的沖洗水流和相似操作中收集環境受控的金屬。當清洗各種工件以接收最終的表面清洗產物時，可以產生沖洗水。在干燥、 包裝和運輸工件之前，可能需要去除過多的電鍍液。沖洗水質量或帶進沖洗水中的金屬的充足量可能取決于沖洗過程本身(例如，噴射、浸漬、攪拌等)，還取決于電鍍工件的整體表面性能和特性。因此，有毒金屬(例如，銅、鎳、鋅和鉻)的濃度可以在特定的車間進行變化。
通常，本申請公開內容可以用來在各種電鍍設備現場提供安全且有效地去除環境受控的金屬污染物。本申請公開內容的實施方式可以包括用重新調節的全容量罐代替用過的(耗盡的)樹脂罐，并在電鍍設備和非現場中央處理設備之間傳輸。本申請公開內容的實施方式可以用來回收工業上有價值的金屬，包括但不限于，作為以液體或固體形式的金屬鹽產物的Cu、Zn、Ni和Cr。一旦已經成功地回收這些金屬，可以將其重新分配為高質量， 回到電鍍工業或其它消費者(用戶)再利用的金屬鹽。這里描述的系統和方法可以用來提供殘余有毒金屬的安全且有效的處理并將整體廢物體積減少大于80%。在一些實施方式中，本申請公開內容可以用于各種各樣的處理，其中，將來自表面處理的金屬帶入沖洗水和廢物流中。本申請公開內容的教導可以用來全部或部分地代替自從早期的廢水處理開始就已經采用的傳統的成渣(淤沉)和填埋技術。雖然本申請公開內容可以討論工業金屬(例如，銅、鎳、鋅和鉻)，但是，其決不旨在局限于這些金屬，因為本申請公開內容的教導可以用來處理任何多種類型的金屬。離子交換技術基于溶解在具有一些有機官能團的水中的離子的靜電相互作用。這些官能團可以吸引帶正電或帶負電的離子，并交換其用于預處理官能團的質子或氫氧化物離子。帶正電的離子被稱作陽離子，而帶負電的離子被稱作陰離子。有機官能團可以包括， 但不限于，磺酸、羧酸、叔胺和季銨(quaternary amines)。有機基團典型地化學結合于苯乙烯或丙烯酸類共聚物。聚合物可以給水不溶性主鏈提供較大的表面積，以從以有效且可控的方式泵送的水流中過濾離子。在本申請公開內容的一些實施方式中，例如，可以將離子交換聚合物或樹脂填充入罐或柱(塔)(例如，80-100L)中。這可以允許容易地更換飽和的離子交換樹脂。飽和的離子交換樹脂是這樣的聚合物，其中，已經用目標離子代替所有或大多數可用的官能團。在這一點上，樹脂可能需要重新調節，其允許收獲“加載的”離子。在一些實施方式中，可以固定離子交換器或樹脂罐，并且，其可以用作離子選擇過濾器。這意味著，吸附水流中的多種稀釋的金屬離子，并在離子交換樹脂上富集這些離子。 可以利用相對小的離子交換罐或筒處理非常大體積的水。不會將水流中的其它污染物吸引至離子交換樹脂。因此，當使用離子交換技術時，廢水處理非常有效且是可行的。而且，存在擔載甚至更具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提供附加等級(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它金屬更強。例如，將銅幾乎選擇性地吸引至亞氨基二乙酸(imminodiacetic acid)類型的離子交換樹脂。過渡金屬(S卩，Cu、Zn、Ni)對此有機官能團形成明確限定的吸引等級。相反，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。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個實施方式的示意圖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(core process) 104，該前端系統102可以出現在用戶位置，例如電鍍設備，該核心處理104可以出現在中央設備處。
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(進程)組成，可以通過與傳感器、泵、閥、以及其它與系統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。每個過程可以去除或處理廢水中的特定污染物，以滿足、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。可以在現場處理非受控物質，同時，可以在柱(塔)和筒中收集受控材料(主要是過渡金屬)，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，執行在電鍍設備產生的沖洗水中的金屬污染物的被動去除。可以過濾前端系統102的流出物，以包含少量或不包含受控或有毒金屬，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)。一旦達到前端系統102中的離子交換樹脂的加載能力，可以將離子交換樹脂罐與新的重新調節(重整，reconditioned)的樹脂罐交換。可以將用過的和加載金屬的罐運輸回中央處理設備的核心處理104。中央設備可以從所加載的樹脂收獲目標金屬，并將材料回收以在電鍍位置再利用。在一些實施方式中，當具有混合金屬的液體濃縮時，可以收集所收獲的金屬。然后，此溶液可以用于分離并凈化各種目標金屬，銅、鎳和鋅。可以將金屬收集為非常高濃度的金屬硫酸鹽溶液。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，可以將其構造為產生金屬溶液的結晶化，以產生金屬硫酸鹽。可以將硫酸鹽供應回市場中，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管理設備和公司來處理和處置所接收的淤泥。由核心處理104在中央設備產生的淤泥體積，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，以對公眾和環境提供安全且可靠的服務。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，可以將其構造為包含離子交換樹脂。根據本申請公開內容，可以使用多個離子交換樹脂。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，或任何其它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擔載材料，如硅膠或化學改性硅膠。吸附機制可以是疏水相互作用或親水相互作用機制或其它性質。在一些實施方式中，通過使用亞氨基二乙酸類型的預選擇離子交換樹脂，可以明顯地改善過濾效率和金屬去除，如圖9中進一步詳細示出的。以這種方式，完全的離子交換容量可能不會被具有高天然豐度但是由于其無毒特性而不由管理機構控制的金屬離子 (例如，鈉、鈣、鎂、鉀等)耗盡。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。此預選擇可以允許僅富集這樣的金屬，其是有價值的目標金屬和/或那些由環境機構控制的金屬。
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、或類似裝置，可以將其構造為監測和/或控制前端系統200的操作參數。可以將傳感器置于系統200中，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(流速，flow rates)、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，在實時的基礎上處理此輸入數據，然后，根據其專有軟件的算法，對泵、閥和其它系統硬件發出命令。流量計或類似裝置可以測量系統的總生產量(體積)，同時，幾個較小的流量計可以通過系統200的各個部件來監測流量。在一些實施方式中，可以將PLC 205可操作地連接至通信系統，由此，可以無線地或經由因特網將數據傳輸至集中控制中心。這可以允許系統200操作的遠程監測。這還可以提供減小的人員成本、以及優化樹脂罐變化和/或更換的安排。在一些實施方式中，控制面板204和/或PLC 205可以允許操作人員使用流入泵 (進料泵，influent pump) 206控制流入廢水的流動。可以將流入泵206構造為，對系統200 內的一個或多個儲罐(例如，氧化罐208)提供流入廢水。氧化罐208(將在下文中對其進一步詳細地描述)可以對中間罐(relay tank) 210提供輸出。中間罐210可以可操作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通過系統200的各個部分來泵送廢水。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、閥等將其可操作地連接至系統200的部分。下面參照圖3描述系統200的另外的細節。根據所回收的部件和所使用的吸附機制，可以使用其它化學品。現在參照圖3，提供了系統300的一個示例性實施方式，其示出了串聯布置排列的樹脂罐302A-302G。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還可以提供廢水特性的(測定)，包括但不限于，金屬存在及其相應濃度，PH、懸浮固體、化學需氧量、以及氧化/還原電位。在一些實施方式中，初始樹脂柱(塔)(例如，302A和302B)可以首先被飽和。此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央設備處和從中央設備處轉移。樹脂罐302A-302G可以具有任何適合的尺寸，例如，在一個特定實施方式中，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，可以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)。這可以通過下述來實現在中間罐310中的中間儲存之后，在離子交換樹脂罐302A-302G之上泵送沖洗水。過渡金屬Cu、Ni和Si的實際截留 (捕獲)可以以被動的方式出現。一個或多個泵可以供應對于加載或過濾過程所需的能量。 在沖洗水已經通過樹脂罐302A-302G之后，可以去除金屬(例如，銅、鎳和鋅)至低于當地排放極限(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。由于離子交換樹脂的加載容量(能力)是已知的(即，樹脂的體積)，所以，可以將過濾器容量容易地調節至金屬污染物的實測水平(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可以是完全或部分封閉的，并可以裝配有適合的用于待處理的水流動的入口和出口。可以將樹脂罐302A-302G構造為包含并擔載樹脂，由此產生限定高度和深度的樹脂床。此構造還可以為離子交換反應提供環境，以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發生。具有幾種可能的流動設計，可以使用該設計以便使溶液通過每個樹脂罐302A-302G，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連接至附加設備例如泵、閥、管道等，該附加設備可以調節廢水的流入/流出、用于再生的試劑、以及逆流溶液。由于離子交換樹脂可以經歷來自有機物和固體的污染(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它情況中，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，在加載階段的過程中，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的速度，通過樹脂罐泵送廢水，以發生離子交換反應。當廢水流過樹脂床時，可以發生離子交換反應，并且，可以從廢水中去除金屬和其它離子污染物，并且可以將其截留在樹脂上。當樹脂的交換容量變得逐漸耗盡時，一些金屬可能無法由樹脂捕獲，并且可能開始從一個或多個樹脂罐302A-302G 滲出或“穿透”。因此，如圖3所示，可以串聯構造樹脂罐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可能導致樹脂的結構和交換容量隨著時間而變差。因此，可以重復地執行此加載/再生循環，直到達到樹脂的使用壽命為止，并且，繼續使用樹脂不再是經濟的或是不可能的。此時，可以丟棄用過的樹脂，并可以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整個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。如在這里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。在開始時，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這里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，以將多種受控金屬與無毒堿金屬預先分開。可以在系統300中放置傳感器，以監測操作參數，并對與控制面板 204相關的可編程邏輯控制器205供應數據。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，該有機試劑可能會負面影響之后的離子交換樹脂罐302A-302G的效率。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或其它機械過濾器(例如，網袋或砂濾器)，可以去除懸浮的固體和其它顆粒。筒式過濾器312可以對活性炭過濾器提供輸出，以進行附加的過濾操作。例如，活性炭過濾器314可以過濾(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，其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，根據需要，可以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它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后勤軟件系統連接。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對系統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例性目的而提供，因為也可以使用各種其它類型的酸和溶液。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，可以調整并標準化變化的污染物的濃度(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，金屬存在及其相應濃度、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泵送至一列的氧化反應器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凈氣器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它顆粒，以防止系統400下游的離子交換(S卩，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它污染物。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中描述了僅僅兩個預選擇離子交換罐，但是，可以想象到，在不背離本申請公開內容的范圍的情況下，可以使用任意數量的離子交換罐。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-402B，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，以對系統400的流量產生適當的樹脂床深度。還可以需要構造罐的尺寸，以允許有足夠的空間用于進行樹脂床的流化和膨脹。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的交換之間所涉及的時間。每個離子交換罐可以裝配有旁通閥(bypass valve)，允許單個罐或多個罐的高速維修(及時維修，on-the-fly servicing)，不需要關閉整個前端系統400。在一些實施方式中，每個單個離子交換罐可以是移動的，并設置在框架或殼體中， 其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后勤管理系統中的射頻識別(RFID)標簽。手持的、安裝在卡車上的、以及安裝在中央處理設備的傳感器，可以允許實時地跟蹤并管理所有離子交換罐(例如，402A-402B)，以及允許產生操作歷史，其可以由數據庫軟件管理。以此方式，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(服務位置)、維修時間(服務時間)、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，該數據庫采掘軟件可以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。在此布局中，單組離子交換罐可以脫機以進行維修，同時，其它組的罐可以繼續操作。這可以允許前端系統400具有最短的停機時間的連續操作。可替換地，可以將更大的離子交換罐直接安裝在移動平臺上，例如平板載貨拖車(flatbed trailer)，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)可以包括位于一系列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的故障或穿透。此傳感器可以觸發警報器，該警報器向操作人員發出可能必需更換離子交換罐的信號。此外，由明顯的包含離子交換樹脂的管道部分組成的視覺指示器，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，當其吸附金屬時，離子交換樹脂可以變色。因此，指示器樹脂的顏色變化可以允許對操作人員發出已經出現穿透并且需要更換離子交換罐的視覺備份警報。可以使用附加的傳感設備或經由操作人員的視覺檢查，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極限和/或再利用水質標準。可以在一系列離子交換罐中放置附加的傳感器和指示器，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已經捕獲金屬和其它離子物質， 便可以在發送至拋光器422和4 之前，將來自這些罐的流出物儲存在罐402C中。拋光器 422和4M可以用于去除之前未被去除的任何殘留的懸浮顆粒。在離開拋光器422和4M
13后，可以將廢水傳送至循環水儲存罐426，以進行后續儲存。水儲存罐似6中的產生的水，可以適合于從設備中排放，或可替換地，適合于就地循環和再利用。可以將附加的酸罐430和 432可操作地連接至循環水儲存罐426，并將附加的酸罐430和432構造為，通過一個或多個傳輸線路對罐4 提供各種酸和/或溶液。在其中循環可以需要更高純度的水的情況中， 可以通過反滲透系統抽出經處理的水，或在再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它污染物，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凈化過多水的每個罐，以便將重量減到最小并便于處理和運輸。一些沒有受控物料(即，金屬)的廢物，例如來自砂濾器的逆流，可以就地處理并可以不需要運輸。 可替換地，在其中經濟、規章或其它考量有利的應用中，(例如，較大的每日廢水體積，或受控物料的運輸限制)，中央處理設備可以位于與前端系統400相同的位置。此布局可以消除處理和運輸成本，不會對系統的能力或效能產生有害影響。現在參照圖5-6，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， 可以電鍍一些金屬，同時，使用化學試劑(典型地，是氰化物)使其穩定。然而，氰化物是強螯合劑，并可能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為約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。為了解決此問題，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，以允許破壞沖洗水中的氰化物和其它有機污染物。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和反應盤管512的氧化容器502。可以使用氧化反應器500以在低pH(例如，4-6)下氧化氰化物，同時，可以在反應盤管512中對反應溶液加壓。低pH可以防止有價值的目標金屬的氫氧化物沉淀，同時， 壓力保持在物理溶液中的活性氯。以此方式，可以補償且甚至提高次氯酸鈉或其它強氧化劑的還原氧化電位。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它試劑(例如，漂白劑)。可以將空氣入口 506構造為，允許向氧化容器502中添加空氣或其它氣體，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的管道，以將其去除。低pH可以導致氧化容器502內的除氣，然而，高PH可以導致金屬氫氧化物的形成，因而，加壓的反應盤管(反應管)512可以用于中和(抵消)高PH。在一些實施方式中，可以使用以堆疊盤管的管道來設置反應盤管512，以便產生封閉且高壓的環境，同時延長廢水留在氧化容器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地連接至氧化容器502，以便調節pH并向廢水中引入氧化劑。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。附加地或可替換地，也可以在引入到反應盤管 512之前，使用傳統的攪拌技術來進行混合。在此第一步驟中的正壓的施加，可以富集液相中的揮發性氧化劑，并防止其脫氣。這可以提高氧化效率，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。在一些實施方式中，在附加的氧化步驟中，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它氧化副產物的逸出。可以通過經由泵將空氣通過空氣入口 504而引入氧化容器502，來實現廢水的廣泛充氣。可以通過空氣中的氧氣來進一步氧化可能破裂的污染物，同時，使用經由排氣口 510可操作地連接至氧化容器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氧化的廢水中有效地除去過多的氧化劑，凈化廢水，并在之后將系統中的離子交換樹脂的任何污垢或其它污染物減到最少。在一些實施方式中，與氧化容器502集成的可以是過量氯去除室。利用空氣清洗 (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噴射在氧化罐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。允許反應盤管512可以在低于8的pH下延長反應時間，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，從電鍍操作提供沖洗水和/或提供酸和次氯酸鹽。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(充分) 反應。可以將過量氯室614構造為，使用充氣或類似技術從經處理的溶液中凈化過量的氯。 在一些情況中，低PH對于保持目標金屬鹽的溶解性可能是必需的。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關的靜態混合器(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它適當的技術來執行脫氣和充氣(706)。可以在離子交換罐處接收流出物(708)，并可以將來自氧化反應器的任何煙氣傳送至洗滌器以進行去毒(脫毒)(710)。這僅是一組示例性操作，因為多種其它操作也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，例如，那些在上面參照圖7描述的操作(804)。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進行水回收/循環(812)之前，經歷pH調節(810)，或附加地或可替換地，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。雖然可以就地處理非受控物質，但是，可以將含有金屬的離子交換罐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，因為多種其它操作也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，可以再生來自前端系統的離子交換罐，以進行再利用，并且，可以在由多個階段組成的過程中回收金屬，所述階段包括，但不限于，離子交換罐解吸(stripping)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，耗盡的和加載的樹脂罐(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在批量工藝中進行酸處理。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加載溶液。酸還可以使離子交換樹脂回到其質子形式。在一些實施方式中，應當指出，可以使用以其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%的化學品成本和50%的沖洗水。使用以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，在防止樹脂膨脹同時使用苛性堿(例如，大約10-14的高pH值)清洗并再生方面，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。此膨脹和在低PH下的后續收縮是樹脂損耗的主要原因之一。因此，避免樹脂在其中操作的高PH值，可以延長材料的使用壽命。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)與新的重新調節(重整，recondition)的離子交換罐交換，然后，將其運輸回中央處理設備處。在經濟、規章或其它考量有利的情況下，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。附加地和/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，使得還可以處理在各種階段中使用的工藝用水并將其循環到工藝中，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，分選并分組離子交換罐。此分組可以允許離子交換罐的最有效的處理，例如，表現出類似特性的罐。更具體地，關于其所包含的金屬及其相對濃度。可以將數據庫軟件構造為，(基于其RFID標識)分析進入的離子交換罐的操作歷史，并對操作人員建議最佳的處理參數。此分類和分選過程可以通過使來自不同的前端收集位置的變化的輸入變量變平(校平，leveling out)，來提高設備的效率。這與匯聚到均勻體積批料中的回收金屬一起，減小了每批料變量的范圍和數量，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的一個示例性實施方式。系統1000可以位于中央處理設備處，中央處理設備可以位于前端系統上或其裝置之外。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，以幫助將全部的沖洗水消耗減到最小，并對再生劑的組成和特性提供高度控制。這還可以導致更有效地使用化學品輸入，由此降低操作成本。在一些實施方式中，可以將系統1000構造為，從前端系統接收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，并將樹脂重新調節至其原始狀態。在一些實施方式中，可以在系統1000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中提取樹脂。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，并且還使樹脂流化，以抵消可能已經在前端過程的加載階段期間出現的樹脂床的任何壓縮。在一些實施方式中，一旦已經流化樹脂，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所示的控制面板類似。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，可以將以漿料形式的流化樹脂散布在真空過濾帶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可以是多孔材料的，例如網，其可以被構造成接收負壓或真空，以便對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，手動地或利用本領域中已知的控制系統自動地)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。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 本身的運動速度，可以根據需要自動地或手動地改變。在一些實施方式中，可以將噴嘴(噴霧嘴)1008A_1008C定位在真空過濾帶1006 附近，并將其構造成分配水、酸和其它處理試劑。例如，可以將噴嘴1008A定位在真空過濾帶1006的上方，并且可以可操作地連接至次氯酸(HCl)儲存室1012。可以將噴嘴1008A構造成對真空過濾帶1006分配HCl。類似地，可以將噴嘴1008B可操作地連接至NaOH儲存室1014，并且可以將其構造成對真空過濾帶1006分配NaOH。可以將噴嘴1008C可操作地連接至沖洗水儲存室1016，并且可以將其構造成對真空過濾帶1006分配沖洗水。可以將每個噴嘴連接至一個或多個泵，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上的加載速度來確定樹脂塊 (resin cake)的深度。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(或負壓氣流)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可操作地連接至多個收集室1014A-1014D。在一些實施方式中，可以將收集室1014A-1014D構造成從真空過濾帶1006接收液體和/或固體材料。例如，每個收集室可以將負壓施加至帶1006，以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拋光器階段的質量。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，或其它去除金屬的化學品，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可以為鹽水收集罐1018 提供任何剩余的液體，鹽水收集罐1018可以為圖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。可以使用新鮮的水為樹脂提供最終的沖洗。然后，可以將在該區域中收集的水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、沖洗和流化樹脂。一旦樹脂已經接收其最終沖洗，樹脂現在便可以解吸過渡金屬，重新調節為其酸性(質子)形式，并在經歷質量控制檢查之后，可以準備好重新加載到前端離子交換罐中， 以在前端位置再利用。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，在一定數量的再利用之后，可以將在用于沖洗和回流的初始階段中使用的工藝用水傳送至現場的前端系統，用于處理和繼續再利用，例如，系統102， 200和/或300。任何痕量金屬和/或其它污染物的去除可以允許循環并重復地再利用工藝用水。水消耗(耗水量)的這種急劇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，并可以用水反沖洗(回沖)，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加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 (塔)中，以進行批量處理。在完成第一階段處理和重新調節后，可以將批量處理的樹脂重新加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，酸然后可以用來從離子交換樹脂解吸所捕獲的金屬，并用來將樹脂重新調節至其原始的質子形式。該再生過程(程序)可以產生酸性的混合金屬溶液，同時，對所解吸和重新調節(重整)的柱(塔)進行質量檢查，用于適當地重新調節，然后將其傳送回，用于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循環的沖洗水和重新調節的酸。可以將污染物或金屬加載量(加載水平) 構造成，在梯度的情況中碰到樹脂流。這可以通過在從罐中去除之后將樹脂加載在真空過濾帶1006上來實現。然后，真空過濾帶1006可以運送樹脂，使其通過各個噴射區，在噴射區中施加不同的試劑和沖洗水。以這種方式，可以在對工廠的操作有著很大經濟益處的情況下盡可能有效地利用資源。一旦已經將目標金屬和污染物收集在富集緩沖罐(surge tank)中，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，待去除和凈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受控過載來實現。使第一樹脂罐過載可以導致在該罐中
18純的或基本上純的銅加載。以下樹脂罐可以以串聯的方式連接，使得所謂的第一柱(塔) 現在可以從該系列中移出，并經歷使用稀釋硫酸收獲的硫酸銅。之前的第二柱(塔)現在可以經歷相同的加載過程，直到其已經達到純的或基本上純的銅加載。該過程相對容易控制，因為加載時間是銅濃度和在樹脂上泵送的體積的簡單函數(simple function) 0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。流程圖1100可以包括從前端系統接收離子交換(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，移動至區域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的一個實施方式。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)設計成實現重新調節溶液通過系統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，使用重新調節溶液連續地加載三個或更多個凈化單元。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。其它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，可以隨后將其收獲，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。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)。表權利要求
1.一種廢水處理系統，包括前端系統，其包括被構造為包含離子交換樹脂的至少一個樹脂罐，所述離子交換樹脂被構造為靶向特定金屬，所述至少一個樹脂罐被構造為接收來自氧化反應器的輸出，所述氧化反應器被構造為接收來自廢水產生過程的廢水流；以及中央處理系統，其被構造為接收來自所述至少一個樹脂罐的飽和樹脂罐，所述中央處理系統包括真空過濾帶系統，所述真空過濾帶系統被構造為接收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，所述中央處理系統進一步包括重復解吸系統，所述重復解吸系統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到所述金屬填充的凈化單元中從而
2.根據權利要求1所述的廢水處理系統，其中，所述至少一個樹脂罐包括以串聯構造布置的多個樹脂罐。
3.根據權利要求1所述的廢水處理系統，其中，所述離子交換樹脂是亞氨基二乙酸樹脂。
4.根據權利要求3所述的廢水處理系統，其中，所述亞氨基二乙酸樹脂是質子形式。
5.根據權利要求1所述的廢水處理系統，其中，所述特定金屬凈化系統被構造為接收來自所述真空過濾帶系統的金屬溶液，所述特定金屬凈化系統包括多個凈化單元，所述金屬填充的凈化單元通過使所述金屬溶液流過所述多個凈化單元而產生。
6.根據權利要求1所述的廢水處理系統，其中，所述多個酸罐中的每一個包括不同的酸濃度。
7.根據權利要求1所述的廢水處理系統，其中，所述真空過濾帶系統包括多個噴射區， 所述多個噴射區中的每一個被構造為將溶液施加至所述漿料，并通過對所述真空過濾帶施加負壓而使所述漿料基本上脫水。
8.根據權利要求1所述的廢水處理系統，其中，所述氧化反應器進一步包括反應盤管， 所述反應盤管被構造為對所述氧化反應器的至少一部分加壓。
9.根據權利要求1所述的廢水處理系統，其中，所述至少一個樹脂罐包括一個或多個射頻識別(RFID)標簽，所述標簽被構造為記錄與所述至少一個樹脂罐相關的至少一種特性。
10.根據權利要求1所述的廢水處理系統，其中，所述金屬鹽被轉移到金屬鹽處理系統中用于冷卻和結晶。
11.一種用于處理廢水的方法，包括 提供前端系統，所述前端系統包括具有被構造為靶向特定金屬的離子交換樹脂的至少一個樹脂罐；在所述至少一個樹脂罐中接收來自氧化反應器的輸出，所述氧化反應器被構造為接收來自廢水產生過程的廢水流；在中央處理系統中接收來自所述至少一個樹脂罐的飽和樹脂罐；在真空過濾帶系統中接收來自所述飽和樹脂罐的漿料；在所述真空過濾帶系統中對所述漿料提供級聯的樹脂沖洗；在重復解吸系統中接收來自特定金屬凈化系統的金屬填充的凈化單元；以及在所述重復解吸系統中將多個酸罐的內容物順序地施加到所述金屬填充的凈化單元中從而產生金屬鹽。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，所述至少一個樹脂罐包括以串聯構造布置的多個樹脂罐。
13.根據權利要求11所述的方法，其中，所述離子交換樹脂是亞氨基二乙酸樹脂。
14.根據權利要求11所述的方法，其中，所述亞氨基二乙酸樹脂是質子形式。
15.根據權利要求11所述的方法，進一步包括在所述特定金屬凈化系統中接收來自所述真空過濾帶系統的金屬溶液，所述特定金屬凈化系統具有多個凈化單元，以及通過使所述金屬溶液流過所述多個凈化單元而產生所述金屬填充的凈化單元。
16.根據權利要求11所述的方法，其中，所述多個酸罐中的每一個包括不同的酸濃度。
17.根據權利要求11所述的方法，進一步包括在所述真空過濾帶系統中提供多個噴射區，所述多個噴射區中的每一個被構造為將溶液施加至所述漿料，并通過對所述真空過濾帶施加負壓而使所述漿料基本上脫水。
18.根據權利要求11所述的方法，進一步包括在所述氧化反應器內提供反應盤管，所述反應盤管被構造為對所述氧化反應器的至少一部分加壓。
19.根據權利要求11所述的方法，進一步包括經由一個或多個射頻識別(RFID)標簽記錄與所述至少一個樹脂罐相關的至少一種特性。
20.根據權利要求11所述的方法，進一步包括在金屬鹽處理系統中冷卻所述金屬鹽。
全文摘要
本發明提供了用于處理廢水的系統和方法。一種實施方式提供了前端系統，其包括含有靶向特定金屬的離子交換樹脂的至少一個樹脂罐。該樹脂罐接收來自氧化反應器的輸出，該氧化反應器接收來自廢水產生過程的廢水流。該系統可進一步包括中央處理系統，該中央處理系統被構造為接收來自至少一個樹脂罐的飽和樹脂罐和真空過濾帶系統，該真空過濾帶系統接收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，該重復解吸系統接收來自特定金屬凈化系統的金屬填充的凈化單元并可以將多個酸罐的內容物順序地施加到金屬填充的凈化單元中從而產生金屬鹽。
文檔編號C02F1/42GK102256903SQ200980148447
公開日2011年11月23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