CN102010022A - 有价资源回收系统及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
一种有价资源回收系统,包括向排水中供给工程粉末的工程粉末供给单元(该工程粉末可以吸附有价资源并且可以从工程粉末中解吸)、搅动供给了工程粉末的排水的搅拌单元、从由搅拌单元搅动的排水中分离工程粉末的工程粉末分离单元、收集由工程粉末分离单元分离的工程粉末的工程粉末收集单元和从由工程粉末收集单元收集的工程粉末中解吸有价资源以再循环工程粉末和有价资源的解吸再循环单元。依照该系统,有价资源可以从工程粉末中解吸然后再循环。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于回收例如排水中的油的有价资源的有价资源回收系统及其操作方法。
背景技术
近年来,希望一种用于恢复和再循环例如包含在工业排水、公共排水等的各种排水中的例如油、氟、硼、稀有金属、重金属等的有价资源的技术。
在编号为2005-177532的未经审查的日本专利申请中,公开了一种从包括油的排水中除去油的浑浊处理装置。在浑浊处理装置中,磁性颗粒和絮凝剂首先被添加至排水中,然后它们被搅动和混合。通过该过程,油和磁性颗粒会由于絮凝剂而絮凝并且形成凝絮。在浑浊处理装置中,通过使用磁铁收集凝絮而除去油。
发明内容
然而,从排水中除去的油不能从浑浊处理装置中的磁性颗粒中解吸。因此,很难将除去的油再循环为有价资源。
本发明的一个目的是提供一种可以从工程粉末中解吸有价资源用于再循环有价资源的有价资源回收系统及其操作方法。
本发明第一方面提供了一种有价资源回收系统,包括向排水中供给第一工程粉末的第一工程粉末供给单元(该第一工程粉末可以吸附第一有价资源并且第一有价资源能够从第一工程粉末中解吸)、搅动供给了第一工程粉末的排水的搅拌单元、将第一工程粉末从由搅拌单元搅动的排水中分离的第一工程粉末分离单元、收集由第一工程粉末分离单元分离的第一工程粉末的第一工程粉末收集单元,和从由第一工程粉末收集单元收集的第一工程粉末中解吸第一有价资源以再循环第一工程粉末和第一有价资源的解吸再循环单元。
优选的是,第一工程粉末供给单元提供为定量供给单元,并且定量供给单元将由第一工程粉末收集单元收集的第一工程粉末供给搅拌单元的上游。
优选的是,第一工程粉末包括载体和涂覆树脂,其中涂敷树脂围绕载体涂覆并且能够使第一有价资源从载体解吸。
优选的是,该系统还包括精密捕获设备,该精密捕获设备设置在第一工程粉末分离单元下游的已处理过的水的排水侧上并且捕获未从排水中分离并且保持在已处理过的水中的第一工程粉末。应当指出,排水已经由第一工程粉末分离单元分离成第一工程粉末和已处理过的水。
在此,优选的是,该系统还包括回洗精密捕获设备以收集由精密捕获设备捕获的第一工程粉末的回洗收集单元。
优选的是,该系统还包括向排水中供给第二工程粉末的第二工程粉末供给单元。在此,第二工程粉末能够吸附第二有价资源,以及第二有价资源不同于第一有价资源并且能够从第二工程粉末中解吸。
在此,优选的是,该系统还包括将第二工程粉末从由搅拌单元搅动的排水中分离的第二工程粉末分离单元,和收集由第二工程粉末分离单元分离的第二工程粉末的第二工程粉末收集单元。
优选的是,该系统还包括连接第一工程粉末收集单元与第一工程粉末分离单元的上游的回管,和设置在回管的中间并且调节排水通过回管的流速的调节单元。
优选的是,该系统还包括将第一工程粉末从由搅拌单元搅动的排水中分离的第三工程粉末分离单元,和收集由第三工程粉末分离单元分离的第一工程粉末的第三工程粉末收集单元。
本发明的第二个方面提供了一种有价资源回收系统的操作方法。该系统是依照本发明的上述第一方面构造的并且还包括第一测量仪器,该第一测量仪器布置在由第一工程粉末供给单元供给的第一工程粉末的供给点上游并且测量第一有价资源在排水中的浓度。该操作方法包括:基于由第一测量仪器测量的第一有价资源的浓度和第一工程粉末的吸附能力控制由第一工程粉末供给单元供给的第一工程粉末的供给量。
优选的是,该系统还包括布置在搅拌单元的搅动点下游并且测量第一有价资源在排水中的浓度的第二测量仪器,并且该操作方法还包括:基于由第二测量仪器测量的第一有价资源的浓度控制由第一工程粉末供给单元供给的第一工程粉末的供给量。
优选的是,第一工程粉末供给单元被提供为定量供给单元,并且定量供给单元将由第一工程粉末收集单元收集的第一工程粉末供给搅拌单元的上游。另外,该系统还包括布置在搅拌单元的搅动点下游并且测量第一有价资源在排水中的浓度的第三测量仪器。在此,该操作方法还包括:由定量供给单元重复地再循环第一工程粉末直至由第三测量仪器测量的第一有价资源的浓度超过标准值。
优选的是,该系统还包括布置在第一工程粉末分离单元下游的已处理过的水的排水侧上并且测量第一有价资源在已处理过的水中的浓度的第四测量仪器。应当指出,排水已经由第一工程粉末分离单元分离成第一工程粉末和已处理过的水。在此,该操作方法还包括:当第四测量仪器的测量结果超过另一个标准值时替换第一工程粉末。
优选的是,该系统还包括:精密捕获设备,该精密捕获设备设置在第一工程粉末分离单元下游的已处理过的水的排水侧上并且捕获未从排水中分离并且保持在已处理过的水中的第一工程粉末,回洗精密捕获设备以收集由精密捕获设备捕获的第一工程粉末的回洗收集单元。应当指出,排水已经由第一工程粉末分离单元分离成第一工程粉末和已处理过的水。在此,该操作方法还包括:通过由回洗收集单元在间隔的时间执行回洗过程来收集由精密捕获设备捕获的第一工程粉末。
优选的是,该系统还包括:精密捕获设备,该精密捕获设备设置在第一工程粉末分离单元下游的已处理过的水的排水侧上并且捕获未从排水中分离并且保持在已处理过的水中的第一工程粉末,回洗精密捕获设备以收集由精密捕获设备捕获的第一工程粉末的回洗收集单元,和测量由于精密捕获设备导致的压力损失的压力测量仪器。应当指出,排水已经由第一工程粉末分离单元分离成第一工程粉末和已处理过的水。在此,该操作方法还包括:当由压力测量仪器测量的压力损失超过标准值时由回洗收集单元执行回洗过程。
优选的是,该系统还包括:精密捕获设备,该精密捕获设备设置在第一工程粉末分离单元下游的已处理过的水的排水侧上并且捕获未从排水中分离并且保持在已处理过的水中的第一工程粉末,回洗精密捕获设备以收集由精密捕获设备捕获的第一工程粉末的回洗收集单元,和布置在精密捕获设备下游的排水侧上并且测量第一工程粉末在已处理过的水中的浓度的第五测量仪器。应当指出,排水已经由第一工程粉末分离单元分离成第一工程粉末和已处理过的水。在此,该操作方法还包括:当由第五测量仪器测量的第一工程粉末的浓度超过标准值时,通过由回洗收集单元执行回洗过程收集由精密捕获设备捕获的第一工程粉末。
优选的是,该系统还包括:将第一工程粉末从由搅拌单元搅动的排水中分离的第三工程粉末分离单元,和收集由第三工程粉末分离单元分离的第一工程粉末的第三工程粉末收集单元。在此,该操作方法还包括:停止将排水输送至第一和第三工程粉末分离单元之一;移动由对应于第一和第三工程粉末分离单元之一的第一和第三工程粉末收集单元之一收集的第一工程粉末;以及由第一和第三工程粉末分离单元中的另一个继续排水的处理过程。
依照本发明的上述方面,第一有价资源可以从第一工程粉末中解吸然后在第一工程粉末已经吸附第一有价资源之后由解吸再循环单元再循环。因此,第一工程粉末和第一有价资源可以再循环。
附图说明
图1是显示依照本发明的有价资源回收系统的第一实施例的总体配置图;
图2是用于依照本发明的实施例中的工程粉末的剖视图;
图3显示了第一实施例中操作的流程图;
图4是显示依照本发明的有价资源回收系统的第二实施例的总体配置图;
图5显示了第二实施例中操作的流程图(仅仅显示了与图3中所示第一实施例的流程图的修改部分);
图6是显示依照本发明的有价资源回收系统的第三实施例的总体配置图;
图7是显示依照本发明的有价资源回收系统的第四实施例的总体配置图;
图8显示了第四实施例中操作的流程图(仅仅显示了与图3中所示第一实施例的流程图的修改部分);
图9是显示依照本发明的有价资源回收系统的第五实施例的总体配置图;
图10显示了第五实施例中操作的流程图(仅仅显示了与图3中所示第一实施例的流程图的修改部分);
图11是显示依照本发明的有价资源回收系统的第六实施例的总体配置图;
图12是显示依照本发明的有价资源回收系统的第七实施例的总体配置图;
图13是显示依照本发明的有价资源回收系统的第八实施例的总体配置图;
图14显示了第八实施例中操作的流程图(仅仅显示了与图3中所示第一实施例的流程图的修改部分);并且
图15是精密捕获设备的改进实施例的说明图。
具体实施方式
(第一实施例)
下文中将参照附图说明依照本发明的有价资源回收系统的第一实施例。图1显示了显示第一实施例的总体配置图。
如图1中所示,有价资源回收系统1包括排放泵2、工程粉末供给单元3、搅拌单元4、工程粉末分离单元5、测量仪器6、工程粉末收集单元7、解吸再循环单元8和连接器上述单元的管9n(n=1,2……。)。
排放泵2将已从工厂90等排放的排水10通过管91输送到搅拌单元4。
工程粉末供给单元3将工程粉末11供给到排水10中。工程粉末供给单元3设置在管91的中间。即,工程粉末供给单元3布置在排放泵2和搅拌单元4之间。
工程粉末11构成为吸附作为有价资源的油并且被吸附的油可以从工程粉末11解吸。如图2中所示,工程粉末11包括载体110和围绕载体110涂覆的涂覆树脂111。载体110是由磁性材料Fe3O4制成的。应当指出,载体110可以为无机颗粒、金属颗粒等等。涂覆树脂111构成为吸附有价资源。吸附的有价资源可以从载体110分离(解吸)。换句话说,可以说,第一工程粉末11可以解吸第一有价资源(油)。下面将详细解释第一有价资源的解吸。涂覆树脂111由包含羟基脂肪酸和倍半萜烯酸的虫胶树脂制成。应当指出,优选涂覆树脂111兼有疏水部分和亲水部分。
工程粉末供给单元3包括供给筒15、测量仪器16、给料器17和驱动马达18。供给筒15是将被供给的工程粉末11的贮存器。测量仪器16布置在给料器17供给工程粉末11的注入点的上游以测量包含在排水10中的有价资源的浓度。给料器17由驱动马达18旋转以将工程粉末11从供给筒15供给到管91中。驱动马达18基于由测量仪器16测量的有价资源的浓度和工程粉末11的吸附能力进行控制。在此,有价资源的浓度是由测量仪器16测量的。工程粉末11的吸附能力是将由工程粉末11吸附的有价资源的吸附量。这样,就可以控制工程粉末11的供给量。
搅拌单元4搅动其中已经供给了工程粉末11的排水10。搅拌单元4包括壳体21、搅拌板22和测量仪器23。已经供给了工程粉末11的排水10由排放泵2供给到壳体21中。每个搅拌板22均以倾斜状态从壳体21的内壁伸出。搅拌板22布置成其间具有预定的间隔。搅拌单元4通过由搅拌板22改变供给到壳体21中的排水10的流动来搅动排水10。这样,包含在排水10中的有价资源和供给的工程粉末11之间的接触效率就会提高。因此,工程粉末11对有价资源的吸附效率就会提高。测量仪器23测量包含在排水10中的有价资源的浓度(图3中的步骤S140)。测量仪器23设置在作为排水10的搅拌点的壳体21的下游。测量仪器23将其测量结果反馈给工程粉末供给单元3。工程粉末供给单元3基于测量结果调节工程粉末11的供给量。
工程粉末分离单元5将工程粉末11从已经由搅拌单元4搅动的排水10中分离。工程粉末分离单元5包括利用离心力使固体与液体分离的旋流分离器。因为吸附有价资源的工程粉末11是固体,所以工程粉末11会向下沉淀。已经分离了工程粉末11的排水(已处理过的水)通过管93向上输送。
测量仪器6测量在已处理过的水中的有价资源的剩余量。测量仪器6将其测量结果反馈给工程粉末供给单元3。工程粉末供给单元3基于测量结果调节工程粉末11的供给量。
工程粉末收集单元7收集在由工程粉末分离单元5分离之后沉淀的工程粉末11。工程粉末收集单元7包括舱25和收集筒26。舱25连接工程粉末分离单元5与收集筒26。舱25的一端位于工程粉末分离单元5的下端。收集筒26可分离地装接至舱25的另一端。已经吸附了有价资源的工程粉末11存储在收集筒26中。
解吸再循环单元8从存储在收集筒26中的工程粉末11解吸有价资源,然后再循环工程粉末11和有价资源。在解吸再循环单元8中,使用己烷净化工程粉末11,然后工程粉末11和有价资源被分开地收集。然后,解吸再循环单元8再循环工程粉末11。作为有价资源的油被再循环用于燃烧等等。(有价资源回收系统的操作方法)
接下来,将参照图1中所示的总体配置图和图3中所示的流程图解释有价资源回收系统的操作方法。
首先,排放泵2将已从工厂90等排放的排水10通过管91输送到搅拌单元4。输送的排水10中有价资源的浓度已由测量仪器16测量(步骤S100)。工程粉末供给单元3基于测量仪器16的测量结果确定将供给排水10的工程粉末11的供给量(步骤S110)。然后,控制驱动马达18以依照确定的供给量驱动给料器17。因此,期望量的工程粉末11就会供给到排水10中(步骤S120)。
其中已经供给了工程粉末的排水10被输送至搅拌单元4。排水10的流动由搅拌单元4中的搅拌板22改变,这样排水10就会剧烈地搅动(步骤S130)。因此,可以提高供给的工程粉末11和有价资源之间的接触效率,然后提高了工程粉末11对有价资源的吸附效率。在这之后,排水10通过管92输送。测量仪器23测量包含在流经管92的排水10中的有价资源的浓度,然后将其测量结果反馈给工程粉末供给单元3。工程粉末供给单元3基于测量结果调节工程粉末11的供给量。
随后,排水10通过管92输送至工程粉末分离单元5。在工程粉末分离单元5中,包含工程粉末11的排水10涡旋以向排水10施加离心力。因此,排水10被分离成固体和液体,特别地,分离成吸附有价资源的工程粉末11和有价资源由其中分离的已处理过的水(步骤S150)。
分离的已处理过的水被向上输送。已处理过的水中有价资源的剩余量由测量仪器6测量(步骤S180)。测量仪器6将其测量结果反馈给工程粉末供给单元3。工程粉末供给单元3基于测量结果调节工程粉末11的供给量。
另一方面,分离的工程粉末11向下沉淀。工程粉末11经由舱25存储在收集筒26中(步骤S 160)。在这之后,收集筒26被分离然后移动到解吸再循环单元8(步骤S170)。
随后,使用在解吸再循环单元8中的己烷净化收集的工程粉末11。通过该过程,作为有价资源的油就从工程粉末11中解吸出来。在这之后,包含工程粉末11、己烷和有价资源的溶液就在解吸再循环单元8中加热。在这过程中,溶液中的己烷首先被蒸发。接下来,溶液中的水分被蒸发。最后,作为有价资源的油被蒸发。油被收集以再循环用于燃烧。另外,工程粉末11的载体在整个溶液蒸发之后仍然保留。然后,解吸收集单元8收集工程粉末11的载体。在这之后,解吸再循环单元8围绕载体涂上涂敷树脂以使工程粉末11再生。另外,再生的工程粉末11会重新装满在供给筒15中以被再循环。
(有价资源回收系统的优点)
接下来将解释依照上述第一实施例的有价资源回收系统的优点。
如上所述,通过使用可以在有价资源回收系统1中吸附和解吸有价资源的工程粉末11,有价资源被回收。因此,解吸再循环单元8可以解吸已经吸附在工程粉末11上的作为有价资源的油,这样油就可以高效地再循环。
另外,有价资源回收系统1可以应用于不同的排水10和各种有价资源。因为有价资源回收系统1可以很容易地应用于不同的情况和环境,所以有价资源回收系统1具有很经济的效率。
另外,在有价资源回收系统1的搅拌单元4中,搅拌是通过由搅拌板22改变排水10的流动完成的。因此,排水10和工程粉末11会彼此接触然后反应。因此,依照有价资源回收系统1,与具有例如电动机的致动器的搅拌单元相比,搅拌单元4可以小型化。另外,即使接触和反应所需的时间会依照排水10和有价资源的种类、存在/缺少吸附抑制剂和工程粉末11的可变性能而改变,有价资源回收系统1仍可以通过增加或减少搅拌单元4而应用于不同情况。
另外,有价资源回收系统1的工程粉末分离单元5包括利用离心力使固体与液体分离的旋流分离器。由于该配置,依照有价资源回收系统1,与使用重力沉淀或使用其中恒量的排水10存储在反应池中的批量吸附相比,工程粉末分离单元5可以极大地小型化并且在工程粉末11的分离速度中具有大的改进。
另外,在有价资源回收系统1中,包含在排水10中的有价资源的浓度是由测量仪器16、23和6测量的。工程粉末供给单元3基于它们的测量结果和工程粉末11的吸附能力调节工程粉末11的供给量。因此,可以防止工程粉末11的过量消耗。因此,可以降低有价资源回收系统1的经营费用。
(第二实施例)
接下来说明的是对上述第一实施例部分地修改的第二实施例。图4显示了显示第二实施例的总体配置图。应当指出,与第一实施例中相同或等效的配置设置有相同的数字以简化对它们的重复冗余解释。图5显示了本实施例的操作的流程图,但是它仅仅显示了对图3中所示流程图的修改部分。
如图4所示,除了第一实施例中的配置之外,依照第二实施例的有价资源回收系统1A包括精密捕获设备31、回洗收集筒32和用于回洗过程的管94和95。
精密捕获设备31捕获未与排水10分离并且保持在已处理过的水中的工程粉末11(步骤S200)。精密捕获设备31装接至管93用于排出排水10。即,精密捕获设备31布置在工程粉末分离单元5下游。精密捕获设备31包括具有金属膜33和电磁铁34的磁力分离膜35和压力测量仪器36。金属膜33布置在已处理过的水流过的管93内。电磁铁34布置在已处理过的水流过的管93的外部。压力测量仪器36测量由于精密捕获设备31导致的压力损失(步骤S210)。当由压力测量仪器36测量的压力损失超过一个标准值(在步骤S220为“是”)时,就判断精密捕获设备31达到其捕获极限,然后执行回洗过程(步骤S240)。
回洗收集筒32通过每隔一段时间执行的回洗过程收集由精密捕获设备捕获的工程粉末11。回洗收集筒32布置在从布置在工程粉末分离单元5和精密捕获设备31之间的管93上分支的管95的下游侧上。管94连接管92与布置在精密捕获设备31下游的管93。
在依照第二实施例的有价资源回收系统1A中,精密捕获设备31的电磁铁34会在正常的排水处理过程中起作用。另外,停止向管94和95的供水。在这种状态下,排水10从搅拌单元4流向工程粉末分离单元5,然后由工程粉末分离单元5分离的已处理过的水排出到管93中。由精密捕获设备31捕获的是未由工程粉末分离单元5作为固体分离的并且保持在已处理过的水中的工程粉末11(例如具有小粒度或小密度的工程粉末11)(步骤S200)。当工程粉末11的捕获量增大并且已经通过压力测量仪器36检测(步骤S210)由精密捕获设备31导致的压力损失超过标准值(在步骤S220中为“是”)时,就会执行回洗过程(步骤S230)。
下面将具体地说明回洗过程。首先,停止排水10从搅拌单元4向工程粉末分离单元5的流动。接下来,精密捕获设备31的电磁铁34停止作用。在这之后,排水10输送至搅拌单元4、管94、精密捕获设备31、管95和回洗收集筒32。通过该操作,捕获在精密捕获设备31中的工程粉末11被回洗(步骤S230)然后收集在回洗收集筒32中(步骤S240)。在这之后,收集在回洗收集筒32中的工程粉末11由解吸再循环单元8解吸并再生。再生的工程粉末11会重新装满在供给筒15中以被再循环。
如上所述,依照第二实施例,未由工程粉末分离单元5作为固体分离的工程粉末11由精密捕获设备31捕获,然后收集在有价资源回收系统1A的回洗收集筒32中。因此,可以提高工程粉末11的收集率并且可以改进其再循环率。因此,可以降低有价资源回收系统1A的经营费用,并且可以通过降低已处理过的水中工程粉末11的浓度来改进水质保护。
另外,因为回洗过程是基于通过有价资源回收系统1A中的压力测量仪器36的压力损失的测量结果做出的,所以可以防止由于压力损失增大导致的其操作抑制。
应当指出,虽然在上述第二实施例中回洗过程是基于压力测量仪器36的压力损失测量结果做出的,但是执行回洗过程的时间可以任意地改变。例如,可以按预定的时间间隔执行回洗(预定的时间间隔是步骤S220中的触发器)。或者,可以在由布置在精密捕获设备31下游的测量仪器6测量的工程粉末11的浓度(除了有价资源的浓度之外)超过一个标准值(浓度超过标准是步骤S220中的触发器)时执行回洗过程以收集工程粉末11。
(第三实施例)
接下来说明的是对上述第一实施例部分地修改的第三实施例。图6显示了显示第三实施例的总体配置图。应当指出,与第一实施例中相同或等效的配置设置有相同的数字以简化对它们的重复冗余解释。
如图6中所示,依照第三实施例的有价资源回收系统1B包括两个工程粉末供给单元3A和3B。应当指出,工程粉末供给单元3a的元件15a至18a和工程粉末供给单元3b的元件15b至18b分别与第一实施例中工程粉末供给单元3的元件15至18相同。因此,简化了对它们的冗余解释。本实施例的操作同样地由图3中所示的流程图显示。
可以吸附和解吸油的工程粉末被采用为工程粉末11a以从工程粉末供给单元3a供给,并且可以吸附和解吸磷(P)的工程粉末被采用为工程粉末11b以从工程粉末供给单元3b供给。能够吸附和解吸磷的工程粉末11b包括由例如铁、钴和镍的磁性材料制成的载体和围绕载体涂敷的涂覆树脂。其上固定了锌离子或三价铁离子并且在其分子结构端部具有氨基的含氮化合物类可以采用为涂覆树脂。通过依照第三实施例的有价资源回收系统1B的该配置,两种有价资源(油和磷)可以再循环。工程粉末11a和11b都由工程粉末供给单元3a和3b连续地供给到排水10(图3中的步骤S120)。以及供给的工程粉末11a和11b由工程粉末分离单元5同时分开(图3中的步骤S150)然后同时由工程粉末收集单元7收集(图3中的步骤S160)。
(第四实施例)
接下来说明的是对上述第三实施例部分地修改的第四实施例。图7显示了显示第四实施例的总体配置图。应当指出,与第三实施例中相同或等效的配置设置有相同的数字以简化对它们的重复冗余解释。图8显示了本实施例的操作的流程图,但是它仅仅显示了对图3中所示流程图的修改部分。
如图7所示,依照第四实施例的有价资源回收系统1C包括两个工程粉末供给单元3a和3b,这类似于第三实施例,并且还包括两个工程粉末分离单元5a和5b、两个测量仪器6a和6b、两个工程粉末收集单元7a和7b以及两个解吸再循环单元8a和8b。另外,有价资源回收系统1C还包括连接工程粉末分离单元5a与工程粉末分离单元5b的管96,和设置在管96的中间的中间泵41。
工程粉末分离单元5a的半径制成大于布置在下游的工程粉末分离单元5b的半径。在有价资源回收系统1C中,将由工程粉末供给单元3a供给的用于收集油的工程粉末11a的粒度形成为大于将由工程粉末供给单元3b供给的用于收集磷的工程粉末11b的粒度。
在依照第四实施例的有价资源回收系统1C中,已经流经搅拌单元4的排水10被输送至工程粉末分离单元5a。接下来,在工程粉末分离单元5a中,具有较大粒度的工程粉末11a被分离(步骤S150),然后经由工程粉末收集单元7a的舱25a收集在收集筒26a中(步骤S160)。在这之后,油被解吸再循环单元8a中的工程粉末11a解吸(步骤S170),然后油和工程粉末11a被再循环。
另一方面,未由工程粉末分离单元5a分离的具有较小粒度的工程粉末11b连同排水10一起由中间泵41输送至管96。在这之后,工程粉末11b由工程粉末分离单元5b分离(步骤S400),然后经由工程粉末收集单元7b的舱25b收集在收集筒26b中(步骤S410)。收集的工程粉末11b利用解吸再循环单元8b中的碱式解吸溶液(例如NaOH溶液)或中性解吸溶液(例如NaCl溶液)净化。通过该过程,作为有价资源的磷就从工程粉末11b中解吸出来(步骤S170)。在这之后,通过加热工程粉末11b和包含磷的解吸溶液,解吸溶液、磷和工程粉末11b被单独地收集。磷被再循环。工程粉末11b浸泡通过酸溶液(HCl溶液)以被复原。
如上所述,具有不同半径的工程粉末分离单元5a和5b设置在依照第四实施例的有价资源回收系统1C中。因此,工程粉末11a和11b可以在工程粉末收集单元7a和7b中单独地收集。因此,工程粉末11a和11b可以很容易地再循环。另外,高纯度有价资源(油和磷)可以被收集并且有价资源可以很容易地再循环。
应当指出,工程粉末11a和11b的粒度被区分以在上述第四实施例中单独地收集,并且工程粉末11a和11b的其它要素(例如密度等)可以被区分以单独地收集。另外,步骤S420中的过程与上述步骤S180中的过程相同。
(第五实施例)
接下来说明的是对上述第一实施例部分地修改的第五实施例。图9显示了显示第五实施例的总体配置图。应当指出,与第一实施例中相同或等效的配置设置有相同的数字以简化对它们的重复冗余解释。图10显示了本实施例的操作的流程图,但是它仅仅显示了对图3中所示流程图的修改部分。
如图9中所示,依照第五实施例的有价资源回收系统1D包括排放泵2、搅拌单元4、工程粉末分离单元5、测量仪器6、工程粉末收集单元7、解吸再循环单元8、连接上述单元的管9n(n=1,2,3,7)和定量供给单元43。即,第一实施例中的工程粉末供给单元3被设置为本实施例中的定量供给单元43。
管97连接收集筒26与管91。定量供给单元43将已由工程粉末收集单元7收集的工程粉末11供给至搅拌单元4的上游(步骤S520)。定量供给单元43包括测量仪器44、给料器45和驱动马达46。测量仪器44设置在管91的中间。给料器45和驱动马达46设置在管97的中间。测量仪器44、给料器45和驱动马达46分别与第一实施例中的测量仪器16、给料器17和驱动马达18相同。
在依照第五实施例的有价资源回收系统1D中,在工程粉末11在搅拌单元4、工程粉末分离单元5、工程粉末收集单元7和定量供给单元43中再循环的同时,排水10被处理。工程粉末11重复地被再循环(步骤S520)直到基于由测量仪器6和23测量的有价资源的浓度估计出工程粉末11的吸附能力降低并且工程粉末11进入其吸附临界点状态(步骤S510为“是”)。当判断由测量仪器6测量的有价资源的浓度(步骤S180)超过标准值并且工程粉末11进入吸附临界点状态(步骤S530中为“是”)时,排水处理过程停止。在吸附临界点状态中收集工程粉末11的收集筒26由填充了新鲜状态中的工程粉末11的新的收集筒替换(步骤S540),然后排水处理过程重新开始。有价资源从在解吸再循环单元8中替换的收集筒26中的收集的工程粉末11解吸,然后有价资源和工程粉末11被再循环。在这之后,工程粉末11重新装满在收集筒26中以被再循环。
在依照第五实施例的有价资源回收系统1D中,工程粉末11被再循环。因此,可以提高排水10中工程粉末11的浓度。这样,就可以提高有价资源和包含在排水10中的工程粉末11之间的接触效率。因此,可以提高有价资源和工程粉末11之间的反应性,然后可以使搅拌单元4小型化。与这一起,也可以使有价资源回收系统1D小型化。
另外,在有价资源回收系统1D中,工程粉末11可以被再循环直至工程粉末11基于测量仪器6和23的测量结果和工程粉末11的吸附能力而进入其吸附临界点状态。因此,可以控制用于替换工程粉末11的最合适的时间。因此,可以高效地利用工程粉末11并且可以降低有价资源回收系统1D的经营费用。
(第六实施例)
接下来说明的是结合上述第二和第五实施例的第六实施例。图11显示了显示第六实施例的总体配置图。应当指出,与第二和第五实施例中相同或等效的配置设置有相同的数字以简化对它们的重复冗余解释。
如图11所示,依照第六实施例的有价资源回收系统1E包括第五实施例的配置、精密捕获设备31、回洗收集筒32和用于回洗过程的管94和95。
在依照第六实施例的有价资源回收系统1E中,由于其粒度或密度而未从排水10中分离并且保持在通过管93排出的已处理过的水中的工程粉末11可以由精密捕获设备31捕获。
(第七实施例)
接下来说明的是对上述第一和第六实施例的组合部分地修改的第七实施例。图12显示了显示第七实施例的总体配置图。应当指出,与上述实施例中相同或等效的配置设置有相同的数字以简化对它们的重复冗余解释。
如图12中所示,依照第七实施例的有价资源回收系统1F包括第六实施例的配置、工程粉末供给单元3、回管98和调节单元51。
回管98连接工程粉末收集单元7的收集筒26与管92。即回管98连接工程粉末收集单元7与工程粉末分离单元5的上游。调节单元51设置在回管98的中间。调节单元51调节排水10通过回管98沿从收集筒26向管92的单向方向的流动方向。调节单元51还调节排水10通过回管98的流速。调节单元51通过调节阀门开度、控制泵等控制流速。
在依照第七实施例的有价资源回收系统1F中,可以由调节单元51生成通过舱25和收集筒26的吸引流。因此,可以在有价资源回收系统1F中提高工程粉末11在工程粉末分离单元5中的分离性能。
应当指出,优选的是,调节单元51的吸引流生成为不将收集的工程粉末11泵送到收集筒26之外。然而,即使工程粉末11被泵送到收集筒26之外,它也会再次会在工程粉末分离单元5中分离并且不会在排水处理过程中发生问题。
(第八实施例)
接下来说明的是对上述第一实施例部分地修改的第八实施例。图13显示了显示第八实施例的总体配置图。应当指出,与第一实施例中相同或等效的配置设置有相同的数字以简化对它们的重复冗余解释。图14显示了本实施例的操作的流程图,但是它仅仅显示了对图3中所示流程图的修改部分。
如图13中所示,依照第八实施例的有价资源回收系统1G包括排放泵2、工程粉末供给单元3、两个相同的工程粉末分离单元5c和5d、测量仪器6、两个相同的工程粉末收集单元7c和7d、解吸再循环单元8、连接上述单元的管9n(n=1,2,3,9,10)和阀52。
一组的工程粉末分离单元5c和工程粉末收集单元7c布置成平行于另一组的工程粉末分离单元5d和工程粉末收集单元7d(比较图14中的路径c和d)。应当指出,工程粉末分离单元5c与5d和工程粉末收集单元7c与7d分别与第一实施例中的工程粉末分离单元5和工程粉末收集单元7相同。
管99连接工程粉末分离单元5d与管93以用于输送在工程粉末分离单元5d中分离的已处理过的水。管910连接管92与工程粉末分离单元5d以用于输送在搅拌单元4中搅动的排水10。阀52将排水10的流动改变至工程粉末分离单元5c或5d。阀52布置在管92和910的分支点处。
在依照第八实施例的有价资源回收系统1G中,通过使用阀52(步骤S800)改变排水10的流动而停止排水10向工程粉末分离单元5c或5d的输送。然后,停止侧的收集筒26d(26c)从舱25d(25c)移除(在步骤S810c或S810d中为“是”)并且移动至解吸再循环单元8,并且工程粉末11被解吸(步骤S170)和再生。另外,排水10被供给另一侧的工程粉末分离单元5c(5d)(在步骤S810c或S810d中为“是”)以继续排水处理过程(步骤S150c、S160c和S180c,或步骤S150d、S160d和S180d)。因此,可以继续排水处理过程而没有中断。
虽然使用上述实施例描述了本发明,但是本发明并不限于这些实施例。本发明的范围是依照所附权利要求书的范围及其等效物的范围界定的。上述实施例中元件的形状、物质、配置、数量可以在本发明的范围内任意地改变和修改。另外,上述实施例之一可以与上述实施例中的另一个组合。
下文中说明上述实施例的改进实施例。
(工程粉末的改进实例)
下面说明可以吸附油的工程粉末的改进实例。
<载体>
首先说明由工程粉末组成的载体的改进实例。载体是用于油的工程粉末的芯部并且可以从当短时间沉浸在水中时不会显著地化学改变的物质中选取。因此,载体的种类并未受到限制,只要它们符合上述要求。例如,载体可以为无机颗粒、金属颗粒等等。
作为无机颗粒或金属颗粒,可以使用熔融硅、结晶硅、玻璃、滑石、氧化铝、硅酸钙、碳酸钙、硫酸钡、氧化镁、氮化硅、氮化硼、氮化铝、氧化镁、氧化铍、云母等的陶瓷颗粒;铝、铁、铜及其合金等;和/或其氧化产物例如磁铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿、镁铁矿、钴铁氧体、镍铁氧体、钡铁氧体。
尤其是,如下所述,优选无机颗粒或金属颗粒包含磁性材料,因为这对于收集用于如上所述的油的工程粉末是有利的。
并非限于磁性材料,而是磁性材料优选地是在室温范围内具有铁磁特性的一种材料。然而,对于实施例并非限于上述,通常铁磁物质也会被使用。例如,可以使用铁、包含铁的合金、磁铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿、镁铁矿、钴铁氧体、镍铁氧体或钡铁氧体。
本发明可以使用在水中具有超稳定性的铁素体化合物高效地实现。应当指出,在上述实施例中使用的磁铁矿(Fe3O4)是优选的,因为它不仅成本低而且由于其作为磁性材料在水中的稳定性和其作为元件的安全性而可以很容易地用于水处理。
另外,在上述实施例中,无机颗粒或金属颗粒自身可以由磁性材料制成。在这种情形下,磁性材料构造成磁性颗粒,并且它可以具有各种形状,例如球形、多面体形、无定形形状,但是其形状不应受到限制。另外,其作为磁性颗粒的优选粒度和形状可以依照其生产成本等任意地选择,但是球形或不等径的多面体形是尤其优选的。在此,球形不需要具有精确的球形而只需要呈现球形外观,并且包括卵球形、具有波状表面或不连续圆形表面的球形。
如果颗粒具有锐边,在后面的喷射过程中涂敷在其上的聚合物层就会被破坏。在这种情形下,很难保持树脂合成物主体即用于油的预计的工程粉末的形状。如果需要的话,这些种类的磁性颗粒可以进行电镀处理,例如镀铜、镀镍。另外,其表面可以进行表面精加工用于防腐等。
另外,磁性材料可以具有其中磁粉与例如树脂的粘合剂组合的配置,以代替直接地形成如上所述的磁性颗粒。另外,磁粉可以使用烷氧基硅烷化合物例如甲基三甲氧基硅烷(methyltrimethoxysilane)、甲基三乙氧基硅烷(methyltriethoxysi lan)、苯基三甲氧基硅烷(phenyltrimethoxysi lane)和苯基三乙氧基硅烷(phenyltriethoxysilan)进行表面精加工用于疏水化。即,如果磁性材料具有足以由使用磁力收集磁性材料的磁力的影响,就不会对它进行特别的限制。
另外,具有平均颗粒直径不超过40nm的细小的硅可以用作无机颗粒。因为该硅具有高的油吸附能力,所以工程粉末不仅由于上述虫胶树脂而且由于硅而具有油吸附能力。因此,可以增强工程粉末对于油的油吸附能力。
作为上述硅,Aerosil 130、Aerosil 200、Aerosil 200V、Aerosil 200CF、Aerosil 200FAD、Aerosil300、Aerosil300CF、Aerosil380、AerosilR972、Aerosil R972V、Aerosil R972CF、Aerosil R974、Aerosil R202、AerosilR805、Aerosil R812、Aerosil R812S、Aerosil OX50、Aerosil TT600、Aerosil MOX80、Aerosil MOX170、Aerosil COK84、Aerosil RX200、AerosilRY200(全部都是Nippon Aerosil Co.,Ltd的商标)等被特别地作为例证,并且尤其是,具有超级油吸附能力的亲油硅是优选的。
载体的尺寸可以依照各种状况例如磁力、流速和处理设备中的吸附方法和载体的密度等改变。然而,上述实施例中载体的尺寸通常为0.05至100μm。载体的尺寸可以由例如激光衍射方法测量。特别地,它可以由AnalyzerSADL-DS21(Shimadzu Corporation的商标)等测量。
如果载体的尺寸超过100μm,下沉到水中就会变得会明显导致在水中的差的分散。另外,用于油的工程粉末的可用有效表面积会减少以导致油的差的吸附量。另一方面,如果载体的尺寸变得小于0.05μm,初始颗粒就会稠密地絮凝并且浮在处理溶液的上层以导致差的分散。在其中载体的尺寸很小的情形中,取决于排水的流速,工程粉末可能不会被完全地收集。
应当指出,通过在上述范围内设定载体的尺寸,可以获得具有尺寸为0.2μm至5mm且优选地为10μm至2mm的工程粉末。具有该尺寸的工程粉末的效果类似于具有上述尺寸的载体的情形,这样就可以增强工程粉末对于油的油吸附能力。
在此,“载体的尺寸”是基于载体的配置确定的,这样它意味着在载体的配置中特征部分的尺寸。例如,在其中载体是颗粒的情形中,载体的尺寸意味着颗粒的平均直径。在其中载体具有多面体形或无定形的情形中,载体的尺寸意味着其最大长度和其最大宽度。
另外,除了球形、多面体形和无定形之外,载体可以具有纤维形、薄层形、绳形和网形。
作为纤维形载体,特别地例证的为例如氧化钛、硼酸铝、碳化硅、氮化硅、钛酸钾、碱式镁铁、氧化锌、石墨、氧化镁、硫酸钙、硼酸镁、二硼化钛、α-氧化铝、温石棉和硅灰石的晶须的无机纤维;例如E-玻璃纤维、氧化铝硅纤维和硅玻璃纤维的无定形纤维;和例如Tyranno纤维(UbeIndustries,Ltd.的注册商标)、碳化硅纤维、氧化锆纤维、γ-氧化铝纤维、α-氧化铝纤维、PAN(聚丙烯腈)碳纤维和PITCH碳纤维的结晶纤维;和例如聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维的有机纤维。
<涂敷树脂>
接下来说明由工程粉末组成的涂覆树脂的改进实例。各种虫胶树脂可以用作涂覆树脂。虫胶树脂(也仅称为虫胶)是由紫胶虫(Laccifer Lacca)分泌的树脂状物质制成的。紫胶虫寄生在桑科植物(雀榕、菩提榕等)或豆科植物(阔荚合欢、雨树、oobamamenoki[日文名]、katch[日文名]、木豆、阿拉伯金合欢等)的树枝中。树脂状物质是作为成串的虫胶收集的,该虫胶是分泌的物质,固化从而覆盖树枝。树脂装物质的COO(原产国)主要是印度、泰国、缅甸、印度支那联邦等。
树脂状物质由比重分离方法分离。例如,当树脂状物质连同切断的树枝浸入水中时,其树脂组份会向下沉淀并且树枝和杂质会漂浮。因此,向下沉淀的树脂组分就用作虫胶。这样获得的虫胶通常被称作粒胶。
另外,虫胶树脂通过对粒胶净化和漂白制成。在这种情形下,虫胶树脂包含树脂酸酯作为其主要组分并且被称为白色虫胶。另外,虫胶树脂还通过对以上述方式获得的白色虫进行胶脱蜡等制成。
虫胶树脂为浅黄至暗褐色并且其推定结构包括alu-维甲酸、虫胶酸、其衍生物和各种有机酸。在自然界中,其交联反应会由于其受热而进行,然后它变得不溶以完成其硬化。因此,在使用自然界中生成的虫胶树脂的情形中,会通过应用热来熔化它以使之具有流动性。
应当指出,除了在自然界中出现之外,虫胶树脂还作为销售的产品提供。例如,它由Japan Shellac Industries,Ltd.以商标Lemmon No.1、NSC(脱蜡产品)、NST-2(含蜡产品)、干燥的纯白色虫胶(脱蜡并且漂白的产品)、干燥的乳白色虫胶(脱蜡并且漂白的产品)等销售。它还由GifuShellac manufacturing Co.,Ltd.以商标GSA、GS、GSN、脱色虫漆(PEAL-N811)、乳白色虫胶S-GB、乳白色虫胶S-GBD、纯白色虫胶GBND等销售。
从其预计用于油的工程粉末的生产角度上说,虫胶树脂可以在粉碎过程之后使用。另外,从其硬化反应特性和其机械特性的角度上说,它优选地脱蜡,并且含蜡的虫胶树脂会降低其机械特性。另外,从其色彩化的角度上说,完全地除去色素的漂白的虫胶树脂是优选的。
应当指出,虽然未明确其原因,但是上述虫胶树脂具有高的亲油特性并且可以在水处理中高速吸附水中包含的油。
另外,虫胶树脂优选地包含羟基脂肪酸(hydroxyfatty acid)和倍半萜烯酸,如上述实施例中所述。虽然未明确其原因,但是通过包含羟基脂肪酸和倍半萜烯酸,上述虫胶树脂具有高亲油特性并且可以提高其油吸附能力。
(其它工程粉末)
另外,在上述实施例中说明了用于收集油和磷的工程粉末。然而,可以使用收集其它有价资源例如氟、镁、硼、重金属离子和贵金属离子的工程粉末。
(精密捕获设备的改进实例)
如图15中所示,精密捕获设备31A可以构造成仅仅由电磁铁34捕获工程粉末11而没有金属膜33。可替换的是,精密捕获设备可以设计成隔膜分离设备或旋流器。
Claims (17)
1.一种有价资源回收系统,包括:
向排水中供给第一工程粉末的第一工程粉末供给单元,该第一工程粉末能够吸附第一有价资源并且该第一有价资源能够从第一工程粉末中解吸;
搅动供给有第一工程粉末的排水的搅拌单元;
将第一工程粉末从由搅拌单元搅动的排水中分离的第一工程粉末分离单元;
收集由第一工程粉末分离单元分离的第一工程粉末的第一工程粉末收集单元;以及
解吸再循环单元,其从由第一工程粉末收集单元收集的第一工程粉末解吸第一有价资源以再循环第一工程粉末和第一有价资源。
2.如权利要求1所述的有价资源回收系统,其特征在于,
第一工程粉末供给单元提供为定量供给单元,并且
定量供给单元将由第一工程粉末收集单元收集的第一工程粉末供给到搅拌单元的上游。
3.如权利要求1所述的有价资源回收系统,其特征在于,
第一工程粉末包括
载体,以及
涂覆树脂,其围绕载体涂敷并且能够使第一有价资源从载体解吸。
4.如权利要求1所述的有价资源回收系统,其特征在于,还包括
精密捕获设备,其设置在第一工程粉末分离单元下游的已处理过的水的排水侧上并且捕获未从排水中分离并且保持在已处理过的水中的第一工程粉末,该排水已经由第一工程粉末分离单元分离为第一工程粉末和已处理过的水。
5.如权利要求4所述的有价资源回收系统,其特征在于,还包括
回洗收集单元,其回洗所述精密捕获设备以收集由精密捕获设备捕获的第一工程粉末。
6.如权利要求1所述的有价资源回收系统,其特征在于,还包括
第二工程粉末供给单元,其向排水中供给第二工程粉末,其中,
第二工程粉末能够吸附第二有价资源,以及
第二有价资源不同于第一有价资源并且能够从第二工程粉末中解吸。
7.如权利要求6所述的有价资源回收系统,其特征在于,还包括
将第二工程粉末从由搅拌单元搅动的排水中分离的第二工程粉末分离单元;以及
收集由第二工程粉末分离单元分离的第二工程粉末的第二工程粉末收集单元。
8.如权利要求1所述的有价资源回收系统,其特征在于,还包括
连接第一工程粉末收集单元与第一工程粉末分离单元上游的回管,和
设置在回管的中间并且调节排水通过回管的流量的调节单元。
9.如权利要求1所述的有价资源回收系统,其特征在于,还包括
将第一工程粉末从由搅拌单元搅动的排水中分离的第三工程粉末分离单元,和
收集由第三工程粉末分离单元分离的第一工程粉末的第三工程粉末收集单元。
10.一种有价资源回收系统的操作方法,该系统如权利要求1所述构造并且还包括第一测量仪器,第一测量仪器布置在第一工程粉末供给单元的第一工程粉末的供给点上游并且测量第一有价资源在排水中的浓度,
该操作方法包括:
基于由第一测量仪器测量的第一有价资源的浓度和第一工程粉末的吸附能力控制由第一工程粉末供给单元供给的第一工程粉末的供给量。
11.如权利要求10所述的操作方法,其特征在于,
该系统还包括布置在搅拌单元的搅动点下游并且测量第一有价资源在排水中的浓度的第二测量仪器,以及
该操作方法还包括:基于由第二测量仪器测量的第一有价资源的浓度控制由第一工程粉末供给单元供给的第一工程粉末的供给量。
12.如权利要求10所述的操作方法,其特征在于,
第一工程粉末供给单元提供为定量供给单元,
定量供给单元将由第一工程粉末收集单元收集的第一工程粉末供给到搅拌单元的上游,
该系统还包括布置在搅拌单元的搅动点下游并且测量第一有价资源在排水中的浓度的第三测量仪器,以及
该操作方法还包括:由定量供给单元重复地再循环第一工程粉末直至由第三测量仪器测量的第一有价资源的浓度超过标准值。
13.如权利要求12所述的操作方法,其特征在于,
该系统还包括布置在第一工程粉末分离单元下游的已处理过的水的排水侧上并且测量第一有价资源在已处理过的水中的浓度的第四测量仪器,该排水已经由第一工程粉末分离单元分离为第一工程粉末和已处理过的水,以及
该操作方法还包括:当第四测量仪器的测量结果超过另一个标准值时替换第一工程粉末。
14.如权利要求10所述的操作方法,其特征在于,
该系统还包括:精密捕获设备,其设置在第一工程粉末分离单元下游的已处理过的水的排水侧上并且捕获未从排水中分离并且保持在已处理过的水中的第一工程粉末,该排水已经由第一工程粉末分离单元分离为第一工程粉末和已处理过的水;和回洗所述精密捕获设备以收集由精密捕获设备捕获的第一工程粉末的回洗收集单元,以及
该操作方法还包括:通过由回洗收集单元在间隔的时间执行回洗过程来收集由精密捕获设备捕获的第一工程粉末。
15.如权利要求10所述的操作方法,其特征在于,
该系统还包括:精密捕获设备,其设置在第一工程粉末分离单元下游的已处理过的水的排水侧上并且捕获未从排水中分离并且保持在已处理过的水中的第一工程粉末,该排水已经由第一工程粉末分离单元分离为第一工程粉末和已处理过的水;回洗收集单元,其回洗所述精密捕获设备以收集由精密捕获设备捕获的第一工程粉末;和测量由精密捕获设备导致的压力损失的压力测量仪器,以及
该操作方法还包括:当由压力测量仪器测量的压力损失超过标准值时由回洗收集单元执行回洗过程。
16.如权利要求10所述的操作方法,其特征在于,
该系统还包括:精密捕获设备,其设置在第一工程粉末分离单元下游的已处理过的水的排水侧上并且捕获未从排水中分离并且保持在已处理过的水中的第一工程粉末,该排水已经由第一工程粉末分离单元分离为第一工程粉末和已处理过的水;回洗收集单元,其回洗所述精密捕获设备以收集由精密捕获设备捕获的第一工程粉末;和布置在精密捕获设备下游的排水侧上并且测量第一工程粉末在已处理过的水中的浓度的第五测量仪器,以及
该操作方法还包括:当由第五测量仪器测量的第一工程粉末的浓度超过标准值时,通过由回洗收集单元执行回洗过程收集由精密捕获设备捕获的第一工程粉末。
17.如权利要求10所述的操作方法,其特征在于,
该系统还包括将第一工程粉末从由搅拌单元搅动的排水中分离的第三工程粉末分离单元,和收集由第三工程粉末分离单元分离的第一工程粉末的第三工程粉末收集单元,以及
该操作方法还包括:
停止将排水输送至第一和第三工程粉末分离单元之一;
移动由对应于所述第一和第三工程粉末分离单元之一的第一和第三工程粉末收集单元之一收集的第一工程粉末;以及
由第一和第三工程粉末分离单元中的另一个继续排水的处理过程。
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