CN102256903A - 用于废水处理的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于处理废水的系统和方法。一种实施方式提供了前端系统，其包括含有靶向特定金属的离子交换树脂的至少一个树脂罐。该树脂罐接收来自氧化反应器的输出，该氧化反应器接收来自废水产生过程的废水流。该系统可进一步包括中央处理系统，该中央处理系统被构造为接收来自至少一个树脂罐的饱和树脂罐和真空过滤带系统，该真空过滤带系统接收来自饱和树脂罐的浆料并对该浆料提供级联的树脂冲洗。该系统可进一步包括重复解吸系统，该重复解吸系统接收来自特定金属净化系统的金属填充的净化单元并可以将多个酸罐的内容物顺序地施加到金属填充的净化单元中从而产生金属盐。

Description

用于废水处理的系统和方法

相关申请

本申请要求以下申请的优先权，将其结合于此以供参考：于2008年12月3日提交的题为“Ion Exchange Based Metal Bearing WastewaterTreatment and Recycling System Therefore(基于离子交换的含金属废水处理及其循环系统)”的美国临时申请第61/119,567号。

技术领域

本申请公开内容总体上涉及含金属废物的工业废水处理的领域。更具体地，本申请公开内容涉及用来从工业废水中去除受控的(调节的)和未受控的(未调节的)污染物的设备、操作过程、化学过程和物理过程。

背景技术

多种工业制造过程产生包含金属和其它污染物的废水；为有机的和无机的。由于其固有的毒性，监管机构严格地限制可合法排入环境中的一些金属的最大浓度。为了遵守这些规章制度，工厂采用废水处理工艺从废水中去除受控的物质(regulated substances)。两种主要的废水处理方法是化学沉淀和离子交换。

现今，化学沉淀是最常用的从废水中去除溶解的(离子)金属的方法。化学沉淀典型地需要中和、沉淀、凝结、絮凝、沉积、沉降/过滤和脱水的工艺操作。其使用一系列罐，在这些罐中，添加凝结剂、沉淀剂和其它化学品(例如，聚合物、硫酸亚铁、氢氧化钠、石灰和聚氯化铝)以将金属转化成不可溶形式。伴随废水的pH调节，这导致金属从水中沉淀出。使用净化罐(澄清罐)，允许沉淀剂沉降，然后将其收集为淤泥(污泥，sludge)；也可使用过滤来去除固体。使用压滤机和/或干燥机去除淤泥中过多的水。然后，将淤泥(其本身是受控的有害废物)运送到装置外(厂区外)，在那里，通过将其与水泥或聚合物混合来使其稳定，然后，将其埋在有害物料填埋场中。用这种方式，将废水中的受控金属的浓度减小至与控制限度一致的水平，允许水从设备(工厂)中排出。然而，需要处理、运输和处置所产生的有害淤泥，是用化学沉淀作为废水处理的最昂贵、劳动量大、需要资源且困难的问题之一。

化学沉淀的固有缺点是，其是主动且加成的过程，这样，其需要向废水中添加化学品，以便去除受控金属。这种方法的副作用是增加了多种其它物质的浓度，以及使诸如化学需氧量(COD)和电导率特性变差；从而需要额外的处理并导致水不适于循环和再利用或者对于循环和再利用来说是不经济的。此外，所去除的金属不仅是不可回收的，而且使其成为需要专门处理的受控的有害物料。作为一种加成过程，化学沉淀还增加了需要处理、运输和填埋的废物物料的量达若干数量级。

作为一种主动的过程，在适当的操作过程和相对于变动的变量(例如，溶液中的金属的数量及其浓度，以及其它物质的存在和浓度)的化学品的配料的基础上，判定化学沉淀的效能。化学品的配料不足会导致沉淀和受控金属的去除不完全，而配料过多会浪费化学品，产生额外体积的淤泥，并增加成本。现在，由于非法排放的结果，大多数废水处理操作简单地承担附加成本，并在其处理操作中使化学品配料过多。而且，在包含几种金属的废水中，由于每种金属在不同的pH下最佳地沉淀，因此，调节pH以使一种金属沉淀，可能实际上导致另一种金属重新溶解在废水中。最后，化学沉淀过程还需要大量占地面积和固定设备。

相反，离子交换是化学计量的、可逆的静电化学反应，在该化学反应中，溶液中的离子与络合物(complex)中的带相似电荷的离子交换。这些络合物典型地化学结合于产生树脂的固态的、不溶的、有机聚合物基质；其中最常见的是交联聚苯乙烯。还可以使用无机基质如以各种多孔结构(多孔性)和化学改性的硅胶。通过向苯乙烯中添加二乙烯基苯，来实现聚苯乙烯交联，这会增加稳定性，但会稍稍减小交换容量(能力)。通过大孔(介孔)结构，通常将这些离子交换树脂制造成小珠体(1mm)形式，从而提供非常高且可达到的用于结合官能团络合物的表面积；其中离子交换反应实际发生的位置。树脂的交换容量由交换位置的总数限定，或更具体地，由其总共可用的官能团的总数限定。

在实际的离子交换反应中，将松散地附接至络合物的官能团的离子(例如，钠(Na+))与溶液中的离子(例如，铜(Cu2+))交换；即，钠离子与络合物分离并进入溶液中，同时，铜离子从溶液中出来并代替络合物上的钠离子。存在两种类型的离子交换树脂，阳离子交换剂和阴离子交换剂，该阳离子交换剂将其带正电的离子(H+、Na+等)与溶液中的带相似电荷的离子(Cu2+、Ni2+等)交换，该阴离子交换剂将其带负电的离子(OH-)与溶液(氯化物、硫酸盐等)中的带相似电荷的离子交换。

基于其官能团的构造和化学结构，离子交换树脂还可以是选择性的或非选择性的。非选择性树脂对所有带相似电荷的离子表现出非常相似的亲和力，结果，将吸引并交换所有物质，而没有明显的优先选择。选择性树脂具有对相似电荷的不同离子表现出不同亲和力的专门的官能团，导致其以明确的优先选择顺序吸引离子并将离子与物质交换。最初附接至树脂的离子(例如，H+、Na+、OH-)具有最小的亲和力，这是为什么其会与树脂遇到的任何其它离子交换位置的原因。一般来说，树脂对特定离子表现出的相对亲和力与对该离子的交换效率和容量直接相关。然而，由于选择性树脂基于相对的亲和力，所以实际的选择性也是相对的且不是绝对的。

一旦离子交换树脂交换离子的容量(能力)已经耗尽；即，所有官能团已将其原始离子与溶液中的离子交换，该离子交换树脂可以再生。这也被称为已经“饱和的”树脂，因为其不能吸附任何额外的离子。再生的过程简单地是原始离子交换的逆反应。首先使清洁的水冲过饱和树脂，以去除任何颗粒、固体，或其它污染物。然后，使包含高浓度的原始离子(例如，包含在酸中的H+离子)的溶液通过树脂，导致捕获在官能团上的离子(例如，Cu2+)与官能团强制分离，溶解在溶液中，并被来自酸的H+离子代替。取决于树脂的类型(阳离子或阴离子，弱的或强的)，使用不同的化学品来再生树脂。在选择性或螯合树脂的情况中，这些树脂所表现出的强亲和力需要大幅增加再生过程的化学品消耗。再生导致树脂返回至其原始形式(适于再利用)，而溶液(也被称为再生剂)包含从树脂中解吸(strip)的所有金属或其它离子。根据其组成和复杂性，一些再生剂可以由诸如电解沉积(电解提取，eletrowinning)的方法进一步处理，以回收金属。用于再生的化学品消耗以及处理或处置包含金属的再生剂的困难和成本，是为什么对于包含金属的废物来说，离子交换通常不是节省成本的废水处理选择的主要原因。

发明内容

在本申请公开内容的第一种实施中，根据一种特定实施方式的系统可以包括前端系统，其包括被构造为包含离子交换树脂的至少一个树脂罐，该离子交换树脂被构造为靶向特定金属。该至少一个树脂罐可以被构造为接收来自氧化反应器的输出(输出物，output)，该氧化反应器被构造为接收来自废水产生过程的废水流。该系统可以进一步包括中央处理系统，其被构造为接收来自该至少一个树脂罐的饱和树脂罐。该中央处理系统可进一步包括真空过滤带系统，其被构造为接收来自饱和树脂罐的浆料并对该浆料提供级联的树脂冲洗。该中央处理系统可进一步包括重复解吸系统，其被构造为接收来自特定金属净化系统(metal specific purification system)的金属填充的净化单元。该重复解吸系统可进一步构造为将多个酸罐的内容物顺序地(相继)施加到金属填充的净化单元中从而产生金属盐。

可以包括一个或多个以下特征。该至少一个树脂罐可以包括以串联构造布置的多个树脂罐。该离子交换树脂可以是亚氨基二乙酸树脂。该亚氨基二乙酸树脂可以是质子形式。

在一些实施方式中，该特定金属净化系统可以被构造为接收来自真空过滤带系统的金属溶液。该特定金属净化系统可以包括多个净化单元。该金属填充的净化单元可以通过使该金属溶液流过多个净化单元而产生。多个酸罐中的每一个可包括不同的酸浓度。

在一些实施方式中，该真空过滤带系统可以包括多个喷射区(喷雾区，spraying zones)，该多个喷射区中的每一个被构造为将溶液施加到浆料上，并通过在该真空过滤带上施加负压而使该浆料基本上脱水。该氧化反应器可以进一步包括反应盘管，其被构造为对该氧化反应器的至少一部分加压。

在一些实施方式中，该至少一个树脂罐可以包括一个或多个射频识别(RFID)标签，其被构造为记录与至少一个树脂罐相关的至少一种特性。该金属盐可以被转移到金属盐处理系统中，用于冷却和结晶。

在本申请公开内容的另一种实施中，根据一种特定实施方式的方法可以包括：提供前端系统，该前端系统包括具有被构造为靶向特定金属的离子交换树脂的至少一个树脂罐。该方法可以进一步包括：在该至少一个树脂罐中接收来自氧化反应器的输出，该氧化反应器被构造为接收来自废水产生过程的废水流。该方法可另外包括：在中央处理系统中接收来自该至少一个树脂罐的饱和树脂罐和在真空过滤带系统中接收来自饱和树脂罐的浆料。该方法还可以包括：在真空过滤带系统中对该浆料提供级联的树脂冲洗，以及在重复解吸系统中接收来自特定金属净化系统的金属填充的净化单元。该方法可进一步包括：在重复解吸系统中将多个酸罐的内容物顺序地施加到金属填充的净化单元中从而产生金属盐。

可以包括一个或多个以下特征。该至少一个树脂罐可以包括以串联构造布置的多个树脂罐。该离子交换树脂可以是亚氨基二乙酸树脂并且可以是质子形式。

在一些实施方式中，该方法进一步包括：在特定金属净化系统中接收来自真空过滤带系统的金属溶液，该特定金属净化系统具有多个净化单元，以及通过使金属溶液流过多个净化单元而产生金属填充的净化单元。多个酸罐中的每一个可包括不同的酸浓度。该方法还可以包括：在真空过滤带系统中提供多个喷射区，多个喷射区中的每一个被构造为将溶液施加到浆料上，并通过在该真空过滤带上施加负压而使该浆料基本上脱水。该方法可另外包括：在氧化反应器内提供反应盘管，该反应盘管被构造为对该氧化反应器的至少一部分进行加压。该方法可进一步包括：经由一个或多个射频识别(RFID)标签记录与至少一个树脂罐相关的至少一种特性。该方法还可以包括：在金属盐处理系统中冷却该金属盐。

下面在附图和说明书中陈述了一个或多个实施方式的细节。根据说明书、附图和权利要求书，特征和优点会变得显而易见。

附图说明

图1是根据本申请公开内容的废水系统的一个示例性实施方式；

图2是根据本申请公开内容的废水系统的一个示例性实施方式；

图3是根据本申请公开内容的废水系统的一个示例性实施方式；

图4是根据本申请公开内容的废水系统的一个示例性实施方式；

图5是根据本申请公开内容的废水系统的一个示例性实施方式；

图6是根据本申请公开内容的废水系统的一个示例性实施方式；

图7是根据本申请公开内容的废水系统的一个示例性实施方式；

图8是根据本申请公开内容的废水系统的一个示例性实施方式；

图9是根据本申请公开内容的废水系统的一个示例性实施方式；

图10是根据本申请公开内容的废水系统的一个示例性实施方式；

图11是根据本申请公开内容的废水系统的一个示例性实施方式；

图12是根据本申请公开内容的废水系统的一个示例性实施方式；

图13是根据本申请公开内容的废水系统的一个示例性实施方式；

图14是根据本申请公开内容的废水系统的一个示例性实施方式；以及

图15是根据本申请公开内容的废水系统的一个示例性实施方式；

在各个附图中的相似的参考标记可以表示相似的元件(要素)。

具体实施方式

本申请公开内容涉及一种自动的、模块化的、基于离子交换树脂的系统，该系统可以处理包含金属的废水，使得能够再利用经处理的水，或按照规定的标准排放。本申请公开内容的实施方式可以捕获废水内的金属，然后将每种单独的金属分离、净化并富集成商业上适于销售的最终产品，例如，金属硫酸盐。

该系统可以由位于废水产生位置的前端单元、以及中央处理设备构成，在中央处理设备中，从多个前端单元收集并处理包含金属的离子交换柱(塔)。可替换地，在处理体积、经济和/或规章考量有利的情况下，中央处理设备可与前端系统定位在一起。

本申请公开内容的实施方式可以用来从电镀槽的冲洗水流和相似操作中收集环境受控的金属。当清洗各种工件以接收最终的表面清洗产物时，可以产生冲洗水。在干燥、包装和运输工件之前，可能需要去除过多的电镀液。冲洗水质量或带进冲洗水中的金属的充足量可能取决于冲洗过程本身(例如，喷射、浸渍、搅拌等)，还取决于电镀工件的整体表面性能和特性。因此，有毒金属(例如，铜、镍、锌和铬)的浓度可以在特定的车间进行变化。

通常，本申请公开内容可以用来在各种电镀设备现场提供安全且有效地去除环境受控的金属污染物。本申请公开内容的实施方式可以包括用重新调节的全容量罐代替用过的(耗尽的)树脂罐，并在电镀设备和非现场中央处理设备之间传输。本申请公开内容的实施方式可以用来回收工业上有价值的金属，包括但不限于，作为以液体或固体形式的金属盐产物的Cu、Zn、Ni和Cr。一旦已经成功地回收这些金属，可以将其重新分配为高质量，回到电镀工业或其它消费者(用户)再利用的金属盐。这里描述的系统和方法可以用来提供残余有毒金属的安全且有效的处理并将整体废物体积减少大于80％。

在一些实施方式中，本申请公开内容可以用于各种各样的处理，其中，将来自表面处理的金属带入冲洗水和废物流中。本申请公开内容的教导可以用来全部或部分地代替自从早期的废水处理开始就已经采用的传统的成渣(淤沉)和填埋技术。虽然本申请公开内容可以讨论工业金属(例如，铜、镍、锌和铬)，但是，其决不旨在局限于这些金属，因为本申请公开内容的教导可以用来处理任何多种类型的金属。

离子交换技术基于溶解在具有一些有机官能团的水中的离子的静电相互作用。这些官能团可以吸引带正电或带负电的离子，并交换其用于预处理官能团的质子或氢氧化物离子。带正电的离子被称作阳离子，而带负电的离子被称作阴离子。有机官能团可以包括，但不限于，磺酸、羧酸、叔胺和季铵(quaternary amines)。有机基团典型地化学结合于苯乙烯或丙烯酸类共聚物。聚合物可以给水不溶性主链提供较大的表面积，以从以有效且可控的方式泵送的水流中过滤离子。

在本申请公开内容的一些实施方式中，例如，可以将离子交换聚合物或树脂填充入罐或柱(塔)(例如，80-100L)中。这可以允许容易地更换饱和的离子交换树脂。饱和的离子交换树脂是这样的聚合物，其中，已经用目标离子代替所有或大多数可用的官能团。在这一点上，树脂可能需要重新调节，其允许收获“加载的”离子。

在一些实施方式中，可以固定离子交换器或树脂罐，并且，其可以用作离子选择过滤器。这意味着，吸附水流中的多种稀释的金属离子，并在离子交换树脂上富集这些离子。可以利用相对小的离子交换罐或筒处理非常大体积的水。不会将水流中的其它污染物吸引至离子交换树脂。因此，当使用离子交换技术时，废水处理非常有效且是可行的。而且，存在担载甚至更具选择性的有机官能团的离子交换树脂。这些离子交换树脂可以提供附加等级(水平)的选择性和吸附能力。

本申请公开内容的实施方式可以利用非选择性和金属选择性离子交换树脂。使用选择性离子交换树脂的一个优点是，吸引特定金属离子的能力比其它金属更强。例如，将铜几乎选择性地吸引至亚氨基二乙酸(imminodiacetic acid)类型的离子交换树脂。过渡金属(即，Cu、Zn、Ni)对此有机官能团形成明确限定的吸引等级。

相反，非选择性交换树脂能够吸附较宽范围的离子，并由此完全去除潜在的污染物。在本申请公开内容的一些实施方式中，这些树脂可以在再利用之前用于水去矿化或作为抛光剂。

现在参照图1，提供了描述根据本申请公开内容的废水处理的一个实施方式的示意图100。在一些实施方式中，废水处理可以包括前端系统102和核心处理(core process)104，该前端系统102可以出现在用户位置，例如电镀设备，该核心处理104可以出现在中央设备处。

在一些实施方式中，前端系统102可以由线性装配成无缝处理系统的几个单独过程(进程)组成，可以通过与传感器、泵、阀、以及其它与系统102相关的硬件连接的可编程逻辑控制器来控制所述无缝处理系统。每个过程可以去除或处理废水中的特定污染物，以满足、或超过规定的排放标准和/或确保用于金属去除的离子交换罐的适当操作。可以在现场处理非受控物质，同时，可以在柱(塔)和筒中收集受控材料(主要是过渡金属)，以运输至中央处理设备。

在一些实施方式中，可以将前端系统102构造为，执行在电镀设备产生的冲洗水中的金属污染物的被动去除。可以过滤前端系统102的流出物，以包含少量或不包含受控或有毒金属，并可以排放和/或处理前端系统102的流出物以去除其有机污染物(例如，化学需氧量(COD)或总有机碳(TOC)去除)。

一旦达到前端系统102中的离子交换树脂的加载能力，可以将离子交换树脂罐与新的重新调节(重整，reconditioned)的树脂罐交换。可以将用过的和加载金属的罐运输回中央处理设备的核心处理104。中央设备可以从所加载的树脂收获目标金属，并将材料回收以在电镀位置再利用。

在一些实施方式中，当具有混合金属的液体浓缩时，可以收集所收获的金属。然后，此溶液可以用于分离并净化各种目标金属，铜、镍和锌。可以将金属收集为非常高浓度的金属硫酸盐溶液。

在一些实施方式中，可以将核心处理104的产物提供至生产阶段106，可以将其构造为产生金属溶液的结晶化，以产生金属硫酸盐。可以将硫酸盐供应回市场中，作为用于电镀设备102的资源，或供应至相关产业。

在一些实施方式中，经济上不可行或毒性过大而不能不处理便排放的一些或所有金属，可以经历传统的氢氧化物沉淀。可以经由现有的废物管理设备和公司来处理和处置所接收的淤泥。由核心处理104在中央设备产生的淤泥体积，可以是使用现有技术产生的初始产生量的很小一部分。核心处理104和生产阶段106还可以提供改进的去毒，以对公众和环境提供安全且可靠的服务。

前端系统

现在参照图2，提供了前端系统200的一个示例性实施方式。系统200可以包括一个或多个树脂罐202A-202D，可以将其构造为包含离子交换树脂。根据本申请公开内容，可以使用多个离子交换树脂。例如，一些离子交换树脂可以是强酸性的、强碱性的、弱酸性的或弱碱性的。离子交换树脂还可以是螯合树脂，例如chelex 100，或任何其它适合的离子交换树脂。然而，离子或金属络合物的吸附还可以具有无机担载材料，如硅胶或化学改性硅胶。吸附机制可以是疏水相互作用或亲水相互作用机制或其它性质。

在一些实施方式中，通过使用亚氨基二乙酸类型的预选择离子交换树脂，可以明显地改善过滤效率和金属去除，如图9中进一步详细示出的。以这种方式，完全的离子交换容量可能不会被具有高天然丰度但是由于其无毒特性而不由管理机构控制的金属离子(例如，钠、钙、镁、钾等)耗尽。这样，可以应用第一经济的预选择机制以保持资源和离子交换容量。因此，本申请公开内容的实施方式可以用于利用对单价的碱金属(Na、K等)或二价的碱金属(例如，Ca和Mg)的优先选择，来去除过渡金属，例如，铜、镍和锌。此预选择可以允许仅富集这样的金属，其是有价值的目标金属和/或那些由环境机构控制的金属。

在一些实施方式中，系统200可以进一步包括控制面板204，可以将控制面板204构造为控制系统200的一个或多个操作。控制面板204可以包括可编程逻辑控制器(PLC)205、或类似装置，可以将其构造为监测和/或控制前端系统200的操作参数。可以将传感器置于系统200中，以提供操作系统数据，该操作系统数据包括但不限于，各个罐中的体积、系统生产量、流量(流速，flow rates)、每个工序中的废水的pH、可用化学试剂的体积、氧化/还原电势、压力等。可以将PLC 205构造为，在实时的基础上处理此输入数据，然后，根据其专有软件的算法，对泵、阀和其它系统硬件发出命令。流量计或类似装置可以测量系统的总生产量(体积)，同时，几个较小的流量计可以通过系统200的各个部件来监测流量。在一些实施方式中，可以将PLC 205可操作地连接至通信系统，由此，可以无线地或经由因特网将数据传输至集中控制中心。这可以允许系统200操作的远程监测。这还可以提供减小的人员成本、以及优化树脂罐变化和/或更换的安排。

在一些实施方式中，控制面板204和/或PLC 205可以允许操作人员使用流入泵(进料泵，influent pump)206控制流入废水的流动。可以将流入泵206构造为，对系统200内的一个或多个储罐(例如，氧化罐208)提供流入废水。氧化罐208(将在下文中对其进一步详细地描述)可以对中间罐(relay tank)210提供输出。中间罐210可以可操作地连接至筒式过滤器212和活性炭(AC)过滤器214。还可以使用一个或多个过滤泵216通过系统200的各个部分来泵送废水。系统200还可以包括酸罐，例如，盐酸(HCl)罐218和次氯酸钠(NaOCl)罐220，可以经由泵、阀等将其可操作地连接至系统200的部分。下面参照图3描述系统200的另外的细节。根据所回收的部件和所使用的吸附机制，可以使用其它化学品。

现在参照图3，提供了系统300的一个示例性实施方式，其示出了串联布置排列的树脂罐302A-302G。最初，可以将来自用户的废水储存在缓冲罐301中，可以将其构造为调节进入系统300的废水的流动。另外，可以调整并标准化变化的污染物的浓度(如果需要的话)。缓冲罐301还可以提供废水特性的(测定)，包括但不限于，金属存在及其相应浓度，pH、悬浮固体、化学需氧量、以及氧化/还原电位。

在一些实施方式中，初始树脂柱(塔)(例如，302A和302B)可以首先被饱和。此设计可以提供部分或全部移动的系统，该系统可以提供将树脂罐容易地转移至中央设备处和从中央设备处转移。树脂罐302A-302G可以具有任何适合的尺寸，例如，在一个特定实施方式中，可以将每个罐302A-302G构造为，包含大约80至100升离子交换树脂。与罐302A-302G相关的每个树脂罐可以进一步包括一个或多个RFID跟踪标签或类似装置，可以将其构造为提供监测能力，这在下面进一步详细地讨论。

在一些实施方式中，可以将每个树脂罐构造为，从由电镀过程产生的冲洗水中连续地提取铜(Cu)、锌(Zn)和镍(Ni)。这可以通过下述来实现：在中间罐310中的中间储存之后，在离子交换树脂罐302A-302G之上泵送冲洗水。过渡金属Cu、Ni和Zn的实际截留(捕获)可以以被动的方式出现。一个或多个泵可以供应对于加载或过滤过程所需的能量。在冲洗水已经通过树脂罐302A-302G之后，可以去除金属(例如，铜、镍和锌)至低于当地排放极限(例如，取决于金属，为1-3mg/L)的水平。然后，可以进一步处理水的有机污染，或者，如果已经符合当地的规定，则可以将其排放入市政排水管。由于离子交换树脂的加载容量(能力)是已知的(即，树脂的体积)，所以，可以将过滤器容量容易地调节至金属污染物的实测水平(例如，对每个车间来说是单独的)。例如，直到用一组新的树脂罐替换的标准使用时间，可能发生在大约10个工作日之后(例如，2个操作周，每天利用40m³的冲洗水)。

在一些实施方式中，每个树脂罐302A-302G可以是完全或部分封闭的，并可以装配有适合的用于待处理的水流动的入口和出口。可以将树脂罐302A-302G构造为包含并担载树脂，由此产生限定高度和深度的树脂床。此构造还可以为离子交换反应提供环境，以当废水可以通过每个树脂罐302A-302G且在树脂床中均匀地分布时发生。具有几种可能的流动设计，可以使用该设计以便使溶液通过每个树脂罐302A-302G，包括但不限于，顶部进/底部出，底部进/顶部出，以及顶部进/顶部出。可以将树脂罐302A-302G连接至附加设备例如泵、阀、管道等，该附加设备可以调节废水的流入/流出、用于再生的试剂、以及逆流溶液。由于离子交换树脂可以经历来自有机物和固体的污染(结垢)和阻塞，所以，仅有一些类型的废水可以适合于离子交换处理。在其中不适当的污染物的水平在可管理的范围内的其它情况中，可以在废水进入树脂罐302A-302G之前进行例如过滤和氧化的预处理步骤，以便确保适当的操作。

在操作中，在加载阶段的过程中，一个或多个树脂罐302A-302G可以包含新鲜树脂，并且，可以以被设计为在废水和树脂之间提供适当量的接触时间的速度，通过树脂罐泵送废水，以发生离子交换反应。当废水流过树脂床时，可以发生离子交换反应，并且，可以从废水中去除金属和其它离子污染物，并且可以将其截留在树脂上。当树脂的交换容量变得逐渐耗尽时，一些金属可能无法由树脂捕获，并且可能开始从一个或多个树脂罐302A-302G渗出或“穿透”。因此，如图3所示，可以串联构造树脂罐302A-302G，使得每个树脂罐能够捕获在其前面离开罐的任何金属或离子；由此确保废水的成功处理。一旦树脂罐饱和，可以使其脱机(例如，使用控制面板204)，或在服务操作中离开一系列的罐302A-302G，并再生。物理处理和暴露于化学品可能导致树脂的结构和交换容量随着时间而变差。因此，可以重复地执行此加载/再生循环，直到达到树脂的使用寿命为止，并且，继续使用树脂不再是经济的或是不可能的。此时，可以丢弃用过的树脂，并可以使用新的树脂填充树脂罐302A-302G。

系统300可以进一步包括控制面板，例如，图2所示的控制面板204，可以将控制面板构造为控制整个系统中的各种部件的操作。控制面板204可以包括可编程逻辑控制器或类似的装置，可以将其可操作地连接至阀、泵、传感器和系统300的控制线。控制面板204可以包括多种类型的电路，该电路可以与系统300的部件通信。

如在这里描述的任何实施方式中使用的，术语“电路”可以包括，例如，单独的或以任何组合的，硬连线电路、可编程电路、状态机电路、和/或储存由可编程电路执行的指令的固件。在开始时，应当理解，可以在软件、固件、硬连线电路和/或其任何组合中，执行任何实施方式或这里的实施方式中描述的任何操作和/或操作部件。

如以上讨论的，前端系统300可以使用预选择离子交换机制，以将多种受控金属与无毒碱金属预先分开。可以在系统300中放置传感器，以监测操作参数，并对与控制面板204相关的可编程逻辑控制器205供应数据。系统300内的每个过程可以将特定的废水污染物去除或处理至特定的浓度，该浓度在最小值时满足再利用或规定的排放标准。

在一些实施方式中，中间罐(例如，中间罐310)可以调节输入流量，并提供废水化验以及pH调节(根据需要)。可以将中间罐310构造为从多个源例如氧化罐308接收输出。可以将氧化罐308构造为破坏和/或还原有机试剂，该有机试剂可能会负面影响之后的离子交换树脂罐302A-302G的效率。可以将来自中间罐310的输出传送至一个或多个过滤器，包括但不限于，筒式过滤器312和活性炭过滤器314。

在一些实施方式中，筒式过滤器312或其它机械过滤器(例如，网袋或砂滤器)，可以去除悬浮的固体和其它颗粒。筒式过滤器312可以对活性炭过滤器提供输出，以进行附加的过滤操作。例如，活性炭过滤器314可以过滤(polish)废水，以去除任何可能残留的干扰有机物和/或悬浮固体。

一旦完成过滤，便可以将废水传送至树脂罐302A-302G，其可以包含各种类型的离子交换树脂。树脂罐302A-302G可以容纳于移动罐中，根据需要，可以去掉移动罐或将其放在线路上。可以将树脂罐302A-302G构造为捕获目标金属以及其它阳离子或阴离子物质。各个树脂罐302A-302G可以是射频识别(RFID)标记的，并与中心数据库采掘和后勤软件系统连接。

在一些实施方式中，系统300可以进一步包括一个或多个酸罐，可以将该酸罐构造为对系统300的部分提供酸溶液。例如，可以将H₂SO₄酸罐318和NaOCl酸罐320与系统300的一个或多个线路或罐连接。这些特定的酸仅是出于示例性目的而提供，因为也可以使用各种其它类型的酸和溶液。

现在参照图4，描述了前端系统400的一个另外的实施方式。系统400可以包括缓冲罐401，可以将缓冲罐401构造为储存废水，以便调节进入系统400的流量。另外，可以调整并标准化变化的污染物的浓度(如果需要的话)。缓冲罐401还可以提供废水特性的化验，包括但不限于，金属存在及其相应浓度、pH、悬浮固体、化学需氧量、以及氧化/还原电势。

在一些实施方式中，可以以指定流量将废水从缓冲罐410泵送至一列的氧化反应器408。可以将氧化反应器408构造为破坏干扰的有机试剂例如氰化物和表面活性剂，并参照图5-6进一步详细地讨论。氧化反应器408可以从酸罐420接收NaOCl，并从酸罐418接收HCl。使用氧化化学品(例如，次氯酸钠、过氧化氢、氢氧化钠)或电化学技术，可以在低(例如，4-6)pH下氧化废水，以防止和/或减少目标金属的沉淀，并在正压下将活性氧化剂保持在溶液中。氧化反应器408的双室设计可以产生有机以及无机干扰污染物的两步氧化。氧化反应器可以包括一个或多个出口，可以将该出口构造为允许各种气体行进至净气器427和/或除气室428。

在一些实施方式中，可以将废水从氧化反应器408泵送至机械过滤器412。机械过滤器412可以是任何适当的过滤器，包括但不限于，砂滤器、袋式滤器等。可以将机械过滤器412构造为去除悬浮固体和其它颗粒，以防止系统400下游的离子交换(即，树脂)罐402的堵塞或结垢。

在一些实施方式中，废水可以离开机械过滤器412，并被泵送通过活性炭过滤器414。可以将活性炭过滤器414构造为吸附可以仍保持溶解的任何干扰有机物、以及任何残留的悬浮固体。在这一点上，废水可以基本上没有任何固体、颗粒、干扰有机物、螯合试剂，或会不利地影响之后的离子交换过程的效率的其它污染物。

在一些实施方式中，在离开活性炭过滤器414后，现在可以调节并控制中间罐(例如，图3所示的中间罐310)中的废水的pH(如果必须的话，根据存在的金属)。然后，可以以指定流量将废水泵送至离子交换罐402A-402B中，可以将离子交换罐402A-402B串联放置，并且，离子交换罐402A-402B可以包含选择性离子交换树脂。虽然在图4中描述了仅仅两个预选择离子交换罐，但是，可以想象到，在不背离本申请公开内容的范围的情况下，可以使用任意数量的离子交换罐。在罐402C中，可以发生软化、基部阳离子和阴离子去矿化。

在一些实施方式中，可以用耐极端pH(例如，酸性和碱性)、承压且惰性的材料来构造离子交换罐402A-402B，例如玻璃纤维增强塑料(FRP)。离子交换罐402A-402B可以具有适当的高度和直径，以对系统400的流量产生适当的树脂床深度。还可以需要构造罐的尺寸，以允许有足够的空间用于进行树脂床的流化和膨胀。所使用的离子交换罐的数量可以取决于期望的每日体积容量和罐的交换之间所涉及的时间。每个离子交换罐可以装配有旁通阀(bypass valve)，允许单个罐或多个罐的高速维修(及时维修，on-the-fly servicing)，不需要关闭整个前端系统400。

在一些实施方式中，每个单个离子交换罐可以是移动的，并设置在框架或壳体中，其可以提供额外的保护以及简化的处理和运输。每个离子交换罐还可以装配有唯一的连接至后勤管理系统中的射频识别(RFID)标签。手持的、安装在卡车上的、以及安装在中央处理设备的传感器，可以允许实时地跟踪并管理所有离子交换罐(例如，402A-402B)，以及允许产生操作历史，其可以由数据库软件管理。以此方式，可以在数据库中积累每个离子交换罐的历史，包括参数，例如，但不限于，维修位置(服务位置)、维修时间(服务时间)、所捕获的金属、交换效率/容量、再生结果、和使用寿命。系统400可以进一步包括数据库采掘软件，该数据库采掘软件可以用来分析数据以识别操作趋势和效率；然后可以用于优化操作过程并降低成本。

在一些实施方式中，例如，在必须处理大量废水的地方，可以平行地放置几组或几行离子交换罐。每个单独的组或行可以包括独立的旁通阀。在此布局中，单组离子交换罐可以脱机以进行维修，同时，其它组的罐可以继续操作。这可以允许前端系统400具有最短的停机时间的连续操作。可替换地，可以将更大的离子交换罐直接安装在移动平台上，例如平板载货拖车(flatbed trailer)，以处理大体积应用。

在一些实施方式中，每组离子交换罐(例如，402A-402B)可以包括位于一系列的端部附近的两个离子交换罐之间的传感器，可以将该传感器设计为检测废水中金属的存在。来自此传感器的正信号可以表示来自在传感器之前的离子交换罐的故障或穿透。此传感器可以触发警报器，该警报器向操作人员发出可能必需更换离子交换罐的信号。此外，由明显的包含离子交换树脂的管道部分组成的视觉指示器，可以位于紧接于传感器，也可以位于两个离子交换罐之间。典型地，当其吸附金属时，离子交换树脂可以变色。因此，指示器树脂的颜色变化可以允许对操作人员发出已经出现穿透并且需要更换离子交换罐的视觉备份警报。可以使用附加的传感设备或经由操作人员的视觉检查，来确定此颜色变化。此设计可以确保，含金属的废水不会整体离开系统400，并确保，离开系统400的经处理的废水符合规定的排放极限和/或再利用水质标准。可以在一系列离子交换罐中放置附加的传感器和指示器，以便监测操作参数。

在一些实施方式中，一旦离子交换罐402A-402B已经捕获金属和其它离子物质，便可以在发送至抛光器422和424之前，将来自这些罐的流出物储存在罐402C中。抛光器422和424可以用于去除之前未被去除的任何残留的悬浮颗粒。在离开抛光器422和424后，可以将废水传送至循环水储存罐426，以进行后续储存。水储存罐426中的产生的水，可以适合于从设备中排放，或可替换地，适合于就地循环和再利用。可以将附加的酸罐430和432可操作地连接至循环水储存罐426，并将附加的酸罐430和432构造为，通过一个或多个传输线路对罐426提供各种酸和/或溶液。在其中循环可以需要更高纯度的水的情况中，可以通过反渗透系统抽出经处理的水，或在再利用之前使用传统的去矿化系统对其进行处理。

在一些实施方式中，一旦离子交换罐402A-402B已经捕获必需的金属和其它污染物，然后便可以将离子交换罐402A-402B运输至中央处理设备，以进行再生和循环。正空气压力装置可以用于净化过多水的每个罐，以便将重量减到最小并便于处理和运输。一些没有受控物料(即，金属)的废物，例如来自砂滤器的逆流，可以就地处理并可以不需要运输。可替换地，在其中经济、规章或其它考量有利的应用中，(例如，较大的每日废水体积，或受控物料的运输限制)，中央处理设备可以位于与前端系统400相同的位置。此布局可以消除处理和运输成本，不会对系统的能力或效能产生有害影响。

现在参照图5-6，如以上讨论的，系统300和400可以包括氧化罐308，408，500，该氧化罐可以位于流入的废水流与树脂罐302A-302G之间。偶尔地，在电镀处理的过程中，可以电镀一些金属，同时，使用化学试剂(典型地，是氰化物)使其稳定。然而，氰化物是强螯合剂，并可能干扰离子交换化学性质。以此方式，氰化物可以防止金属离子被树脂罐302A-302G内的官能团截留或被吸附。因此，此过程会损失效率，并且有毒金属和氰化物会逃避适当的处理。可以使用强氧化剂例如次氯酸钠或漂白剂(NaOH溶液中的NaOCl，pH为约12)来破坏氰化物。此反应可以在氢氧化物沉淀之前或与其同时在搅拌反应器中发生。

为了解决此问题，在一些实施方式中，系统300可以包括氧化反应器500，可以将氧化反应器构造为流过反应器，以允许破坏冲洗水中的氰化物和其它有机污染物。氧化反应器500可以包括具有入口504、空气入口506、出口508、排气口510和反应盘管512的氧化容器502。可以使用氧化反应器500以在低pH(例如，4-6)下氧化氰化物，同时，可以在反应盘管512中对反应溶液加压。低pH可以防止有价值的目标金属的氢氧化物沉淀，同时，压力保持在物理溶液中的活性氯。以此方式，可以补偿且甚至提高次氯酸钠或其它强氧化剂的还原氧化电位。

在一些实施方式中，可以将入口504构造为允许多种液体进入氧化容器502。例如，来自各种电镀操作的冲洗水可以通过入口504进入氧化容器502。入口504还可以允许添加水过氧化物和各种其它试剂(例如，漂白剂)。可以将空气入口506构造为，允许向氧化容器502中添加空气或其它气体，这可以导致通过排气口510去除氯气。出口508可以与碳过滤器或类似装置相连，可以将所述装置构造为去除氯和/或已分解的有机物。排气口510可以用作接收氰化物和氯气的管道，以将其去除。低pH可以导致氧化容器502内的除气，然而，高pH可以导致金属氢氧化物的形成，因而，加压的反应盘管(反应管)512可以用于中和(抵消)高pH。

在一些实施方式中，可以使用以堆叠盘管的管道来设置反应盘管512，以便产生封闭且高压的环境，同时延长废水留在氧化容器502中的时间。反应盘管512可以具有任何适当的长度，在一个实施方式中，反应盘管512的长度可以是几米。计量泵可以经由管道可操作地连接至氧化容器502，以便调节pH并向废水中引入氧化剂。可以通过在入口504之后的反应器中包含静态混合器，来实现混合。附加地或可替换地，也可以在引入到反应盘管512之前，使用传统的搅拌技术来进行混合。在此第一步骤中的正压的施加，可以富集液相中的挥发性氧化剂，并防止其脱气。这可以提高氧化效率，同时延长氧化剂与废水的接触时间；甚至当在化学不利的、稍微酸性的pH环境中时。

在一些实施方式中，在附加的氧化步骤中，废水可以离开反应盘管512，并流入氧化反应器500内的第二室中。可以密封该室以防止烟或其它氧化副产物的逸出。可以通过经由泵将空气通过空气入口504而引入氧化容器502，来实现废水的广泛充气。可以通过空气中的氧气来进一步氧化可能破裂的污染物，同时，使用经由排气口510可操作地连接至氧化容器502的洗涤器系统，来控制脱气并去除有毒烟和/或挥发性氧化副产物。此步骤还可以从现在氧化的废水中有效地除去过多的氧化剂，净化废水，并在之后将系统中的离子交换树脂的任何污垢或其它污染物减到最少。

在一些实施方式中，与氧化容器502集成的可以是过量氯去除室。利用空气清洗(汽提)方法，可以从现在没有氰化物的冲洗水溶液中去除过量的氯，以避免损坏离子交换树脂。可以通过排气口510安全地传输氯，并将其截留(捕获)在苛性碱洗涤器(腐蚀性洗涤器，caustic scrubber)中。可以潜在地将饱和的洗涤液作为氧化剂重新喷射在氧化罐502中。

在一些实施方式中，可以对反应盘管512加压，并且，反应盘管512可以进一步防止反应液的过早脱气。允许反应盘管512可以在低于8的pH下延长反应时间，这可以有助于将目标金属保存在溶液中，同时有助于破坏氰化物和有机添加剂。

再次参照图6，提供了描述氧化反应器600的另外的实施方式。氧化反应器600可以进一步包括过量氯去除室614。在此实施方式中，将两个分开的(discrete)处理室，即，氧化容器602和过量氯去除室614设置为彼此相邻。将反应盘管612设置在固定至入口604的氧化容器602内，可以将入口604构造为，从电镀操作提供冲洗水和/或提供酸和次氯酸盐。可以将氧化容器602构造为，在大约4-6.5的pH下提供与活性氯的持续(充分)反应。可以将过量氯室614构造为，使用充气或类似技术从经处理的溶液中净化过量的氯。在一些情况中，低pH对于保持目标金属盐的溶解性可能是必需的。

现在参照图7，提供了描述与本申请公开内容的氧化反应器相关的操作的流程图700。这些操作可以包括，在缓冲罐储存和/或接收来自电镀过程的冲洗水(702)。这些操作可以进一步包括，利用正压反应盘管和与氧化反应器相关的静态混合器(704)。这里，可以添加氧化剂，并可以发生pH调节。可以例如使用鼓风机或其它适当的技术来执行脱气和充气(706)。可以在离子交换罐处接收流出物(708)，并可以将来自氧化反应器的任何烟气传送至洗涤器以进行去毒(脱毒)(710)。这仅是一组示例性操作，因为多种其它操作也在本申请公开内容的范围内。

现在参照图8，提供了描述与本申请公开内容的系统和方法相关的操作的流程图800。这些操作可以包括，从电镀槽接收并且随后储存冲洗水(802)。这些操作可以进一步包括氧化操作，例如，那些在上面参照图7描述的操作(804)。这些操作可以进一步包括在向树脂罐中提供废水(808)之前通过活性炭过滤器的过滤(806)。剩余的水可以在经历反渗透以进行水回收/循环(812)之前，经历pH调节(810)，或附加地或可替换地，未处理地循环，用于工件预处理(814)。在离开前端系统后，经处理的水可以准备好就地循环，或按照适用的规定排放原则来排放。虽然可以就地处理非受控物质，但是，可以将含有金属的离子交换罐运送至中央处理设备，以进行树脂再生，以及处理并循环金属。这仅是另一组示例性操作，因为多种其它操作也在本申请公开内容的范围内。

中央处理

中央处理设备可以用作对于来自前端系统的饱和或部分饱和的离子交换(树脂)罐的收集和处理点。在中央处理设备，可以再生来自前端系统的离子交换罐，以进行再利用，并且，可以在由多个阶段组成的过程中回收金属，所述阶段包括，但不限于，离子交换罐解吸(stripping)和树脂再生、金属分离和净化、以及所回收的金属最终处理成最终产品。

在一些实施方式中，耗尽的和加载的树脂罐(例如，树脂罐302A-302G)可以到达中央处理设备并被卸载。可以从罐中去除树脂并且在批量工艺中进行酸处理。酸可以去除收集在树脂上的金属，并且与冲洗水组合，为下面所述的分离和净化单元提供加载溶液。酸还可以使离子交换树脂回到其质子形式。

在一些实施方式中，应当指出，可以使用以其质子形式的亚氨基二乙酸离子交换树脂。这可以将化学品的使用和冲洗水需求减到最小。可以使用此方法来实现节省大约20％的化学品成本和50％的冲洗水。使用以质子形式的螯合离子交换树脂，可以有助于保存极大量的苛性碱、盐水，尤其是冲洗水。此外，在防止树脂膨胀同时使用苛性碱(例如，大约10-14的高pH值)清洗并再生方面，存在显著的益处。可以由于交联的聚苯乙烯主链的体积膨胀的结果，而出现膨胀。此膨胀和在低pH下的后续收缩是树脂损耗的主要原因之一。因此，避免树脂在其中操作的高pH值，可以延长材料的使用寿命。

在一些实施方式中，在安装前端系统的位置，可以将饱和的离子交换罐(例如，302A-302G)与新的重新调节(重整，recondition)的离子交换罐交换，然后，将其运输回中央处理设备处。在经济、规章或其它考量有利的情况下，中央处理设备可以位于与前端系统相同的位置，这可以消除对从前端系统处理和运输离子交换罐的需要。附加地和/或可替换地，中央处理设备还可以具有这样安装的前端系统，使得还可以处理在各种阶段中使用的工艺用水并将其循环到工艺中，进一步降低成本和化学品消耗。

在一些实施方式中，如以上参照图3讨论的，前端系统的部分可以包括RFID跟踪。例如，在到达中央处理设备后，可以基于从其相应RFID标签接收的数据，分选并分组离子交换罐。此分组可以允许离子交换罐的最有效的处理，例如，表现出类似特性的罐。更具体地，关于其所包含的金属及其相对浓度。可以将数据库软件构造为，(基于其RFID标识)分析进入的离子交换罐的操作历史，并对操作人员建议最佳的处理参数。此分类和分选过程可以通过使来自不同的前端收集位置的变化的输入变量变平(校平，leveling out)，来提高设备的效率。这与汇聚到均匀体积批料中的回收金属一起，减小了每批料变量的范围和数量，简化了处理并降低成本。

现在参照图10，提供了传送带真空过滤带解吸和再生系统1000的一个示例性实施方式。系统1000可以位于中央处理设备处，中央处理设备可以位于前端系统上或其装置之外。系统1000可以利用级联布置，该级联布置可以以重复方式再利用较少污染的冲洗水，以帮助将全部的冲洗水消耗减到最小，并对再生剂的组成和特性提供高度控制。这还可以导致更有效地使用化学品输入，由此降低操作成本。

在一些实施方式中，可以将系统1000构造为，从前端系统接收一个或多个饱和的离子交换罐1002。系统1000可以执行解吸和再生处理，以便回收所捕获的金属，并将树脂重新调节至其原始状态。

在一些实施方式中，可以在系统1000接收饱和的离子交换罐1002。可以从离子交换罐1002去除离子交换树脂，并将其置于树脂容纳容器1004中。可以使用任何适当的技术，例如，使用高速度水喷射，从每个离子交换罐1002中提取树脂。此过程可以有效地冲洗树脂，以去除任何截留的微粒或固体，并且还使树脂流化，以抵消可能已经在前端过程的加载阶段期间出现的树脂床的任何压缩。

在一些实施方式中，一旦已经流化树脂，便可以使用树脂浆料泵1005将树脂从容纳容器1004转移至真空过滤带1006。可以经由与控制面板相连的PLC来控制浆料泵1005的操作参数，所述控制面板可以与图2所示的控制面板类似。应当指出，可以经由与以上参照图2描述的PLC类似的PLC来控制系统1000的部分或所有部件。然后，可以将以浆料形式的流化树脂散布在真空过滤带1006上。

在一些实施方式中，真空过滤带1006可以由任何适当的材料构成。例如，过滤带1006可以是多孔材料的，例如网，其可以被构造成接收负压或真空，以便对带上的树脂脱水或部分脱水。可以将真空过滤带1006定位为可控的(例如，手动地或利用本领域中已知的控制系统自动地)传动带类型、或备选系统的一部分，所述系统可以允许过滤带1006通过分开的处理区域，该处理区域可以包括但不限于，清洗、冲洗和解吸区域。真空过滤带1006可以包括一个或多个可以通过处理区域的带。例如，在一些实施方式中，一个真空过滤带可以通过每个单独的区域。在真空过滤带1006上泵送树脂浆料的速度，以及真空过滤带1006本身的运动速度，可以根据需要自动地或手动地改变。

在一些实施方式中，可以将喷嘴(喷雾嘴)1008A-1008C定位在真空过滤带1006附近，并将其构造成分配水、酸和其它处理试剂。例如，可以将喷嘴1008A定位在真空过滤带1006的上方，并且可以可操作地连接至次氯酸(HCl)储存室1012。可以将喷嘴1008A构造成对真空过滤带1006分配HCl。类似地，可以将喷嘴1008B可操作地连接至NaOH储存室1014，并且可以将其构造成对真空过滤带1006分配NaOH。可以将喷嘴1008C可操作地连接至冲洗水储存室1016，并且可以将其构造成对真空过滤带1006分配冲洗水。可以将每个喷嘴连接至一个或多个泵，所述泵可以控制流出喷嘴1008A-1008C的流量(流速)。

图10所示的实施方式可以提供极高水平的操作灵活性和对每个单独处理参数的控制。例如，可以通过树脂浆料在移动的真空过滤带1006上的加载速度来确定树脂块(resin cake)的深度。可以通过特定真空过滤带的速度来确定特定处理区域中的树脂的处理和/或暴露时间。此外，可以通过改变由喷嘴1008A-1008C喷射在真空过滤带1006上的树脂块上的试剂(例如，水、酸等)的流量，来精确地控制提取体积。可以通过所施加的真空的水平(或负压气流)来调节树脂的干燥和流体回收。另外，树脂的干燥和每个处理区域的不连续的分离防止每个处理步骤的任何不受控制的重叠。可以将真空过滤带1006可操作地连接至多个收集室1014A-1014D。

在一些实施方式中，可以将收集室1014A-1014D构造成从真空过滤带1006接收液体和/或固体材料。例如，每个收集室可以将负压施加至带1006，以帮助使树脂浆料脱水。在一些实施方式中，系统1000可以包括被构造成接收从树脂浆料提取的水并将该水提供给冲洗水储存室1016的收集室1014A。在一些实施方式中，冲洗水储存室1016可以包括反渗透单元，该反渗透单元可以用来管理抛光器阶段的质量。

在一些实施方式中，可以将喷嘴1008A-1008B构造成，在树脂块上喷射稀酸，或其它去除金属的化学品，以便移动并去除截留在树脂上的过渡金属，可以将所得的酸作为混合金属再生剂收集在收集室1014B-1014C中。收集室1014B-1014C可以为盐水收集罐1018提供任何剩余的液体，盐水收集罐1018可以为图14所示的系统提供输出。可以将喷嘴1008C构造成再利用从收集罐1014A回收的水，可以冲洗树脂以从之前的区域去除任何残余的酸。可以使用新鲜的水为树脂提供最终的冲洗。然后，可以将在该区域中收集的水循环到一个或多个初始阶段中(例如，离子交换罐1002、容纳容器1004、真空过滤带1006)，并用来提取、冲洗和流化树脂。

一旦树脂已经接收其最终冲洗，树脂现在便可以解吸过渡金属，重新调节为其酸性(质子)形式，并在经历质量控制检查之后，可以准备好重新加载到前端离子交换罐中，以在前端位置再利用。可以基于待处理的树脂的特性来使用这里描述的实施方式的几种变型。

在一些实施方式中，在一定数量的再利用之后，可以将在用于冲洗和回流的初始阶段中使用的工艺用水传送至现场的前端系统，用于处理和继续再利用，例如，系统102，200和/或300。任何痕量金属和/或其它污染物的去除可以允许循环并重复地再利用工艺用水。水消耗(耗水量)的这种急剧减少是一个重大改进，并且可以显著地降低处理的成本。

可替换地，可以在更传统的处理中解吸并再生前端离子交换罐。在这样的处理中，树脂可以留在离子交换罐内，并可以用水反冲洗(回冲)，以去除任何截留的颗粒和固体。这还可以使树脂床流化，并抵消在前端系统的加载阶段过程中可能已经出现的任何压缩。还可以利用加压的水从每个单独的前端离子交换罐提取树脂，并将其收集在更大的柱(塔)中，以进行批量处理。在完成第一阶段处理和重新调节后，可以将批量处理的树脂重新加载到单独的前端离子交换罐中，用于在前端位置再利用。

在一些实施方式中，在冲洗之后，酸然后可以用来从离子交换树脂解吸所捕获的金属，并用来将树脂重新调节至其原始的质子形式。该再生过程(程序)可以产生酸性的混合金属溶液，同时，对所解吸和重新调节(重整)的柱(塔)进行质量检查，用于适当地重新调节，然后将其传送回，用于在前端系统中再利用。

再次参照图10，在操作中，可以去除树脂并使用来自树脂罐的高速水流冲洗，然后由此将其暴露于循环的冲洗水和重新调节的酸。可以将污染物或金属加载量(加载水平)构造成，在梯度的情况中碰到树脂流。这可以通过在从罐中去除之后将树脂加载在真空过滤带1006上来实现。然后，真空过滤带1006可以运送树脂，使其通过各个喷射区，在喷射区中施加不同的试剂和冲洗水。以这种方式，可以在对工厂的操作有着很大经济益处的情况下尽可能有效地利用资源。

一旦已经将目标金属和污染物收集在富集缓冲罐(surge tank)中，便可以在多个(例如，4个或6个)柱(塔)设备中去除对亚氨基二乙酸离子交换树脂具有最高亲和力的金属。此外，本申请公开内容可以利用官能团的选择性以收集特别有价值的过渡金属。例如，由于铜在该实例中具有最高的亲和力，所以，待去除和净化的第一金属可以是硫酸铜。这可以通过设备中的第一树脂罐的受控过载来实现。使第一树脂罐过载可以导致在该罐中纯的或基本上纯的铜加载。以下树脂罐可以以串联的方式连接，使得所谓的第一柱(塔)现在可以从该系列中移出，并经历使用稀释硫酸收获的硫酸铜。之前的第二柱(塔)现在可以经历相同的加载过程，直到其已经达到纯的或基本上纯的铜加载。该过程相对容易控制，因为加载时间是铜浓度和在树脂上泵送的体积的简单函数(simple function)。

现在参照图11，提供了描述与本申请公开内容的解吸和再生系统1000一致的操作的流程图1100。流程图1100可以包括从前端系统接收离子交换(树脂)罐(1102)。这些操作可以进一步包括从离子交换罐去除树脂并产生树脂/水浆料(1104)。这些操作可以进一步包括对具有三个不同区域的真空过滤带提供树脂/水浆料(1106，1108，1110)。树脂可以从区域1移动至区域2，移动至区域3，并且，回收酸可以在与树脂流动相反的方向上移动，即，区域3至区域2至区域1。这些操作可以进一步包括将树脂提供回前端系统并提供用于富集的金属溶液(1112)，这在下面进一步详细地讨论。

现在参照图12，提供了特定金属净化系统1200的一个实施方式。这里，可以将来自图10的系统的混合金属解吸溶液(汽提溶液，strip solution)或再生剂调节并控制至必需的pH水平(如果需要的话)，然后将其泵送到一系列螯合离子交换树脂净化单元中，如图12所示。

在一些实施方式中，系统1200可以包括多个(例如，4个以上)净化单元(例如，树脂罐)，其可以利用选择性螯合离子交换树脂或硅胶。可以将该装置(排列，布置)设计成实现重新调节溶液通过系统1200的连续流动。对于每种目标金属，可以使用一个或多个提取器单元。在图12所示的特定实施方式中，使用重新调节溶液连续地加载三个或更多个净化单元。这产生了第一净化单元1202、第二净化单元1204和第三净化单元1206。其它构造和数量的罐也在本申请公开内容的范围内。除了在每个净化单元或树脂罐中截留并保留优选的金属以外，系统1200还可以成功地净化(纯化)并分离特定的目标金属。当富集并净化的目标金属被吸收在净化单元中的树脂上时，可以随后将其收获，如下面参照图13-14所描述的。

在操作中，一旦净化单元脱机，便可以将之前的第二净化单元切换到流路中，作为第一净化单元。已经部分地富集，其可以快速地经历过饱和，并因此净化所截留的金属。这可以是正在进行的过程，其中，将净化单元转换至流路上游中。这可以允许有限数量的净化单元连续地操作。

以下提供的表1描述了图12的金属净化系统1200的操作的一个特定实施方式。一旦第一净化罐1202已经过饱和，便可以冲洗容器或将其吹空，并将其切换至再生模式。现在，可以将之前的第二净化罐1204切换到第一位置中，并且之前的第三罐1206现在可以进入第二位置中，并且再生罐1208现在可以切换到第三位置中。过饱和可以确保通过最高亲和力的金属置换较低亲和力的金属(取决于混合金属组成和离子交换配体)。以该方式，可以实现目标金属的大约99％的纯度(例如，S930、TP207、SIR-1000)。

表1

	第一	第二	第三	再生
					1	A	B	C	D
2	D	A	B	C
					3	C	D	A	B
4	B	C	D	A
					5	A	B	C	D

在一些实施方式中，净化单元1202、1204、1206、1208可以均包含选择性离子交换树脂，并且可以将单元布置成表1所述的旋转构造。该系统可以被构造成通过使用过饱和来选择性地靶向并捕获单独的金属，以通过杠杆作用影响(leverage)树脂对不同金属的固有相对亲和力。

在一些实施方式中，在过饱和过程中，可以将再生剂连续地引入到第一净化单元1202中，甚至在树脂的有效容量已经耗尽之后。由于特定净化单元的目标金属可以对树脂具有更高的亲和力，所以相对于溶液中的其它金属，树脂连续暴露于再生剂可以导致更高亲和力的目标金属离子移动并代替可能已经捕获在树脂上的其它非目标金属。在过饱和的指定体积之后，特定净化单元的树脂可以仅包含由该模块所靶向的金属。该净化单元没有靶向的一些或所有其它金属可以留在再生剂溶液中，并继续到达下一个净化单元，其中相同的过程然后靶向并捕获另一种金属。根据来自前端树脂罐的再生剂中的金属的数量，可以连续地布置相应数量的净化单元(每个净化单元靶向特定的金属)，使得可以分离所有金属。以这种方式，可以识别、靶向、通过树脂上的捕获分离、并净化(纯化)混合金属再生剂的各种金属。

应当指出，将各种金属部分与多金属再生剂分离的能力表示相对于现有离子交换过程的巨大改进，因为可以将净化的金属直接制造成最终产品。目前，涉及混合金属溶液的过程在可以回收可用产物之前，需要额外且昂贵的处理。

在一些实施方式中，根据图12，再生剂现在可以进行金属净化，并且，再生剂可以再次有效地是酸，虽然以较低的强度和浓度，并具有痕量污染物。图12的离子交换过程(其中，将再生剂中的金属与树脂上的质子交换)还具有通过加入游离的H+离子(来自离子交换树脂)使再生剂(酸)本身再生的附加效果。在离开系统1200后，可以使用少量体积的新鲜的高浓度的酸浸渍再生剂，以便将其强度和浓度恢复至接近初始水平。以这种方式，然后可以将再生剂循环回到其它系统(例如，系统1000)中几次，并用来解吸和重新调节引入的前端柱(塔)。以这种方式重复地再利用酸的能力相对于现有离子交换方法是明显的改进；其中，耗酸量(酸消耗)构成操作成本的较大百分比，并且，丢弃大量废酸的需要产生不利条件。

在一些实施方式中，一旦第一净化单元(例如，图12中的第一净化单元1202)已经达到过饱和并用目标金属完全加载，其可以脱机并准备好解吸和再生。可以使用水反冲洗净化单元，以去除任何间隙流体、残余的加载溶液、固体和杂质，以及使树脂床流化且抵消任何压缩。还可以将来自该阶段的工艺用水传送至前端系统现场或装置外，以进行处理和循环。当与现有离子交换方法相比时，该工艺用水的重复再利用可以构成耗水量和操作成本的显著减少。

现在参照图13-14，提供了描述重复解吸系统1300的实施方式。如以上讨论的，可以用与系统1000相连的真空过滤带1006来解吸来自前端系统的离子交换罐。相反，可以利用重复解吸系统1300来解吸来自图12的金属填充的净化单元。系统1300可以基于可编程逻辑控制器，利用由自动集中管理系统调节的重复解吸方案(协议)。

在一些实施方式中，系统1300可以包括一系列酸罐，例如，酸罐A1302、酸罐B 1304和酸罐C 1306。可以从图12所示的系统1200提供完全加载的净化罐或柱(塔)1310。完全加载的柱(塔)1310可以从构成解吸酸罐(make-up strip acid tank)1312接收额外的酸，并且可以将输出提供至产物缓冲罐1308。在一个可能的顺序中，可以通过完全加载的柱(塔)1310泵送酸罐A 1302，供应到罐1308中(最终产品，产物缓冲罐)(步骤1)。然后，可以通过柱(塔)1310泵送酸罐B 1304(步骤2)，接着通过柱(塔)1310泵送酸罐C 1306(步骤3)。然后，可以通过柱(塔)1310泵送新鲜的稀酸(步骤4)。在酸处理之后，加载的柱(塔)1310可以经历用水冲洗以完全再生。步骤1可以注入产物缓冲罐1308，步骤2可以注入酸罐A 1302，步骤3可以注入酸罐B 1304，并且步骤4可以注入酸罐C1306。

在一些实施方式中，每批酸可以用来解吸几个不同的净化单元，并且，可以通过一系列降低金属浓度并增加自由质子浓度的酸批料，来解吸每个净化单元。因此，待引入到饱和净化单元(例如，柱(塔)1310)中的第一批酸可以是，相对于一组酸批料内的其它批料，已经使用最多次的。在离开净化单元后，该酸批料可以分别具有其最大金属浓度和最小自由质子浓度。此时，可以从解吸系统1300中去除酸批料，并将酸批料运送用于最终处理成最终产品。

在一些实施方式中，解吸处理可以以这种方式继续，其中与其之前的批料相比，已经使用每个后续的酸批料更少次数。除了可以被运送用于最终处理成最终产品的第一批以外，可以储存所有其它批，以供下一个饱和柱(塔)使用。最后一批酸可以是新鲜的酸，以确保树脂适当地解吸金属并适当地再生和重新调节，用于再利用。例如，再次参照图13，在四批的一组酸中，其由酸罐1302中的三个解吸批料、酸罐1304中的两个解吸批料、酸罐1306中的一个解吸批料以及罐1312中的新鲜的酸批料组成，可以首先使用三个解吸批料，然后将其运送用于最终处理成最终产品，如图15所示。然后，可以使用两个解吸批料，对于下一个柱(塔)，其可以变成三个解吸批料。然后可以使用一个解吸批料，然后，对于下一个柱(塔)，其可以变成两个解吸批料。最后，可以使用新鲜的酸，并且对于下一个柱(塔)，其可以变成一个解吸批料。

在一些实施方式中，通过使游离酸的利用最大化，这种解吸方案(协议)可以明显地减少化学品消耗。这可以提供相对于现有离子交换方法的显著的优点，所述现有离子交换方法会产生大量体积的需要额外处理和处置的废酸。结果，可以消耗更少的酸，这可以产生大量的操作成本。

在一些实施方式中，金属的高纯度和浓度可以允许将再生剂直接并经济地处理成金属盐化学品最终产品，具有少量或没有副产物或废物。以这种方式，可以解吸并再生柱(塔)或树脂罐，用于再利用，并且可以作为高纯度、高浓度的金属盐溶液提供目标金属。这种方法相对于现有离子交换方法可以是显著改进的，因为可以不消耗酸并将其作为废物丢弃，相反，这种方法将其变成商业上适于销售的最终产品的成分。这可以导致操作成本的显著降低，以及消除对处理和处置废酸的昂贵需求。

现在参照图14，提供了包括(结合)一些或所有系统1200和1300的系统1400的示例性实施方式。系统1400可以包括净化单元1402、1404、1406和1408，其可以被构造成与上面参照图12描述的那些类似。系统1400可以进一步包括酸罐1410、1412、1414和1416，其可以被构造成与上面参照图13描述的那些类似。净化单元和酸罐的可替换布置也在本申请公开内容的范围内。

在一些实施方式中，可以通过利用重复解吸系统(例如，上面参照图13描述的系统)，来使用系统1400以从亚氨基二乙酸离子交换树脂中回收金属硫酸盐。解吸酸中浓度梯度的应用可以允许有效地利用所提供的质子，以及使冲洗水需求和复杂的处理控制最小化。

在一些实施方式中，可以使用系统1400来施加用于以多种且重复的方式从离子交换树脂中回收纯金属离子的酸。此外，其始终跟在暴露不太使用的酸的后面，这意味着，重新调节(重整)和清洗在正在进行的过程中可能变得越来越有效。另外，可以在最终的、高度浓缩的金属硫酸盐溶液中使残余的自由质子最小化。这在金属硫酸盐回收之后彻底地供给到结晶化过程中(在图15中讨论)，因为在pH提高的环境中溶解性显著降低。

在一些实施方式中，经由罐1410、1412、1414和1416的多种酸暴露还简化了酸处理之后的树脂的冲洗。以这种方式，可以在树脂上留下更少的铜(或其它金属)。结果，可以消除与何时切割回收部分以及何时切换至冲洗相关的问题。在传统的柱(塔)重新调节方法中，流出物中的金属浓度缓慢地增加至最大(期望的)浓度，然后在正在进行的过程中减小。典型地，将所有这种溶液收集到一个罐中。这引入了稀释效果(dilatutioneffect)，其与期望接收最高金属回收浓度(即，每升100-150g金属盐)的效果是相反的。在所描述的相同的饱和柱(塔)重复暴露于预定的、预浓缩的回收溶液中，避免并克服了柱(塔)洗涤的这些低浓度前部和尾部。最后的柱(塔)暴露于新鲜稀酸提供理想的情况下，以在其切换回到富集系列(enrichment train)之前使用新鲜的或循环的冲洗水冲洗没有酸的柱(塔)。这种简化使得回收过程顺序更有效。

在一些实施方式中，虽然核心处理中的柱(塔)可以串联地连接，但是，可以用铜离子使线路(或第一柱(塔))中的第一柱(塔)(例如，净化单元1402)过饱和。在该特定实例中，铜离子可以去除所有较低亲和力的金属离子。

在操作中，一旦所有离子交换位置已经被目标金属(例如，以上讨论的铜离子)占据，然后便可以将第一柱(塔)从系统中取出。现在，第一柱(塔)可以移入系统1400的集中管理部分(区段，section)中，即，酸罐1410、1412、1414和1416。这里，可以将已经暴露于两个第一柱(塔)的酸溶液首先泵送到柱(塔)上，以接收由酸罐1416(即，解吸D)指示的高度富集的、较低保持游离质子的溶液。然后，可以用来自酸罐1412(即，解吸B)和酸罐1414(即，解吸A)的另外的洗酸剂(acid rinses)来处理柱(塔)，直到在柱(塔)之上泵送新鲜酸溶液为止。现在可以去除所有铜，并且，第一柱(塔)可以经历短暂的水冲洗。然后，该柱(塔)可以准备好返回到加载循环中。

在一些实施方式中，可以将系统1400构造成，尽可能有效地利用由酸传递的质子。系统1400还可以去除在金属回收过程中管理从柱(塔)洗脱高浓度峰值的必要性。因此，整个回收过程提供更加强的且简化的方法(途径)，该方法为金属盐结晶化提供显著更好的、更高浓度的且酸性更小的进料溶液。

现在参照图15，提供了被构造成处理商业金属盐的系统1500。在系统1500，可以利用可包括但不限于真空蒸发、结晶化和喷雾干燥的方法，将来自系统1400的金属盐浓缩物处理成商业质量的金属盐。所使用的技术可以取决于产品的期望特性和规格。浓缩物的高纯度和浓度可以允许非常经济地生产取决于用户需求的宽范围的规格。在经历质量检查之后，可以包装最终产物并将其运送至用户或其它分销网络。

在一些实施方式中，系统1500可以包括接收容器1502，该接收容器1502可以被构造成从系统1400中接收和/或储存输出。可以将金属溶液从接收容器1502转移至蒸发室1504。可以将从蒸发室1504中去除的水重新分配至本申请公开内容的任何其它系统。可以将来自蒸发室1504的输出提供至结晶器1506，该结晶器1506可以被可操作地连接至冷却机1508。

在一些实施方式中，将金属硫酸盐在中央处理单元中回收为高浓度金属硫酸盐溶液。结晶器1506可以利用各种结晶技术，以将金属硫酸盐回收成固体产品。这可以通过冷却高浓度金属硫酸盐来实现，高浓度金属硫酸盐可以将溶解度降低至固体金属硫酸盐开始结晶的水平。所得到的结晶金属硫酸盐可以沉积在最终结晶罐1510中。然后，可以将结晶金属硫酸盐运送至电解沉积室1510。电解沉积室1510可以涉及各种用来提取目标金属的过程。应当指出，本申请公开内容的系统可以用来生产金属盐，这可能远比生产金属的或元素产品更有利。例如，可以将金属硫酸盐(如，五水硫酸铜(copper penta hydro sulfate))直接供应回印刷电路板制造、电镀、芯片制造以及多种其它过程中。对于硫酸铜，作为硫酸盐回收的质量可能比纯金属高大约四倍。应当指出，虽然图15主要将铜描述为金属，但是，本申请公开内容的系统可以对任何数量的金属起作用。一些其它金属包括，但不限于，镍、锌等。

在一些实施方式中，可以通过连接在中心数据库软件系统中的传感器和计算机来监测中央处理设备的处理，中心数据库软件系统可以连续实时记录所有操作参数、标准、性能以及结果。与来自前端柱(塔)RFID标签的数据一起，可以通过数据库采掘软件来评估这种数据，以对到达中央处理设备的各类前端柱(塔)识别趋势和最佳操作参数。相同或类似的软件还可以分析中央处理设备的处理的操作参数。由于数据库随着时间而积累信息，所以其能够推荐用于前端柱(塔)分选和再生的最佳操作参数、目标金属模块加载和解吸参数、以及整体处理效率；进一步降低成本和化学品消耗。

如上面所讨论的，本申请公开内容的实施方式可以利用RFID跟踪和管理系统。例如，并且再次参照图3，可以利用网络连接的RFID(射频识别)系统跟踪并管理各个离子交换罐302A-302G。每个离子交换罐可以装配有唯一的RFID标签，其能够记录并储存与罐相关的至少一个特性。出于本申请公开内容的目的，术语“特性”可以指特定离子交换罐的物理的、化学的和历史的特性。手持的、安装在卡车上的，和工厂基RFID读出器的网络可以无线连接到资产管理软件系统中，该系统可以位于中央设备处或其它地方，并在公司总部反映(mirror)。该系统可以允许通过维修过程的每个阶段来实时地、同步地跟踪数千个离子交换罐。这可以导致使诸如离子交换运输、交换安排、树脂降解的管理、以及用于批量解吸和再生的类似离子交换罐的分类的任务的效率最大化。从防止与错误的柱(塔)/树脂识别相关的操作误差，还可以实现成本节省。该历史数据库可以实时地更新，并可以与基于模糊逻辑的过程优化软件系统一起操作，以不断提高操作效率。

在一些实施方式中，例如，在核心处理中央设备处，可以通过基于模糊逻辑的软件系统来记录并管理操作参数，例如，试剂选择和剂量、树脂批料组成、解吸效率、以及产品质量。可以将该信息与从RFID管理系统收集的数据一起，结合到(并入)包含维修过程的每个操作参数的详细历史报表的统一数据库中。模糊逻辑系统可以连续地对此数据库进行采掘，以识别最佳有效的参数，并为技术人员提出建议的处理参数。该系统可以向每个所处理的离子交换罐“学习”，使得，当数据库随着时间增加时，其可以识别最有效的一组参数，以处理任何给定的离子交换罐或一组罐。因此，当携带饱和离子交换罐的卡车进入中央设备(facility)时，并且在驾驶员甚至已经关闭发动机之前，该系统会精确地知道哪个离子交换罐已经到达，每个离子交换罐来自哪个用户，离子交换罐已经维修操作了多长时间，以及应如何对其分类。根据数据库，该系统可以检查每个离子交换罐的历史数据，包括作为相对金属浓度的这种变量，以及解吸试剂。与来自之前每个组的参数的结果相比较，该软件可以随后识别用于离子交换罐的最有效且节省成本的处理的最佳组。该系统还可以将相同的处理施加至精制(精炼)核心处理，以及产品生产操作参数。数据和优化的过程参数可以使新中央设备的学习曲线以及国际扩张(international expansion)最小化。

在一些实施方式中，本申请公开内容的教导可以非常适于处理电镀和表面精加工工业的冲洗水。电镀的主要目的可以是将具有期望性能例如美观的外观、硬度、电导率、或耐腐蚀性的一层金属，沉积在缺少上述性能的材料的表面上。典型地，被电镀的材料可以是另一种金属，例如钢或锌；虽然也可以电镀其它材料，例如塑料。被电镀的零件(部件)的范围可以从普通制品(例如，螺栓、螺钉、按钮和拉链)，以及工业制品(例如，发动机部件、涡轮机叶片、液压活塞和航空部件)，到高技术制品(例如，集成电路、数据盘、以及在印刷电路板中使用的敷铜箔叠层板)。

可以通过下述来实现电镀(技术上，一种称作电沉积的方法)：通过使负电荷穿过其中将待电镀的零件变成阴极，然后将该零件浸没在由溶解的金属盐(例如，CuSO₄)构成的电解质(或电镀槽)中；待有效电镀的金属变成阳极。在溶液中，所溶解的金属可以以具有正电荷的离子形式存在，因此被吸引至带负电荷的零件。当通常由整流器供电的直流电流流过电路时，金属离子在阴极(零件)处还原，并且镀出。随着该过程继续，电镀槽的组成可能改变，因为从溶液中去除了金属。因此，必须通过加入补充成分来运转(保持)电镀槽。虽然可以在长时期内保持一些槽，但是，必须周期性地倾倒其它槽(特别是需要精确度的地方)，并用新的槽将其替换；用过的电镀槽的排放是废水的主要来源。这对该方法没有影响，在处理之前无需广泛的槽稀释。

一旦电镀已经达到期望的厚度，便可以将零件从电镀槽中移出，并且可以继续通过一系列逆流布置的冲洗槽。可以从最后的罐供应新鲜的水，并且可以连续地排放来自第一罐的污染的冲洗水。彻底的冲洗可能是必要的，因为任何残余的电镀液都可能导致云斑、瑕疵或其它表面不规则性；通常导致大量体积的水的使用和排放。当零件离开电镀槽时，它们“带出”仍粘附至其表面的电镀液。这种带出是为什么冲洗水会被重金属如此严重污染的主要原因之一。

在一些实施方式中，为了处理这些电镀冲洗水和用过的电镀槽，可以在相对于日常体积的冲洗水和金属浓度包含适当体积的离子交换树脂(容纳在柱(塔)或罐中)的位置安装前端系统。每个处理步骤可以处理或去除废水中的污染物，其中金属被捕获在柱(塔)中。

在一些实施方式中，在离开前端系统后，然后可以将经处理的水直接循环到冲洗过程中。如果电镀过程的水质需求如此需要的话，则可以在重新引入到冲洗过程之前，使用反渗透或传统的去矿化系统来进一步处理经处理的水。可以用新重新调节的柱(塔)来代替饱和的前端柱(塔)，然后，将其运送至中央处理设备，以进行解吸和重新调节。然后，所提取的金属可以经历分离和净化过程(如上所述)，然后，将其处理成商业上适于销售的最终产品。本申请公开内容的实施方式可以以比目前可获得的替代方式更低的成本赋予现场废水循环以及金属回收的益处。

本申请公开内容的实施方式可以利用多级处理以收集、运输并处理具有各种金属的废水。更具体地，本申请公开内容涉及基于离子交换的废水处理和用于处理包含金属的废水的循环系统，由位于废水产生位置的独立前端单元和中央处理设备构成，在中央处理设备处，收集并处理前端模块的部件。在处理之后，离开本发明的废水可以适于循环或合法排放，同时，将金属收集、分离、净化并处理成最终产品。当经济、规章或其它考量如此要求时，中央处理设备也可以位于与前端系统相同的位置处。

在第一级中，可以从树脂中解吸金属，并通过创新的传送带真空过滤带单元(如图10所示)将树脂再生成其原始的质子形式；这可以利用级联设备来使冲洗水消耗减到最小化并增强对操作参数的控制。在从其各个柱(塔)或离子交换罐提取之后，可以将树脂散布在穿过多个区域的过滤带上，每个区域具有不连续(离散)的处理步骤(例如，冲洗、解吸和重新调节)。在经历第一级的处理之后，可以将树脂重新调节至其原始的质子形式，并且其准备好在前端单元中再利用，同时，可以将金属解吸至溶液中，用于进一步在第二级中处理。

在第二级中，可以将来自第一级的混合金属解吸溶液或再生剂泵送到一系列螯合离子交换树脂净化单元中；每个净化单元由多个布置在旋转木马构造中的柱(塔)或罐组成，并加载有选择性离子交换树脂。每个净化单元可以通过利用过饱和来选择性地靶向并捕获单独的金属，以通过杠杆作用影响树脂对不同金属的固有相对亲和力。通过串联地布置多个净化单元，可以从混合金属再生剂中提取单独的金属部分。

一旦特定净化单元中的柱(塔)达到过饱和，那么其便可以脱机，解吸掉金属，并使用由自动集中管理器控制的创新的重复解吸过程再生，如图12-14所示。在该过程中，可以使用每批酸来解吸几个不同的柱(塔)，并且可以通过一系列降低金属浓度并提高自由质子浓度的酸批料来解吸每个柱(塔)。这可以导致化学品消耗以及高浓度和纯度的解吸溶液明显减少。金属的高纯度和浓度可以允许将再生剂从第二级直接并经济地处理成金属盐化学最终产品。在第三级中，可以利用诸如图15所示的真空蒸发、结晶和喷雾干燥的方法，将第二级的单一金属再生剂直接处理成商业上适于销售的最终产品。

上述一些实施方式(例如，那些与RFID跟踪和管理系统相关的实施方式)可以在计算机程序产品中实施，所述计算机程序产品可以储存在具有指令的存储介质上，当由处理器执行时，所述指令执行这里描述的消息处理(报文处理)。存储介质可以包括，但不限于，任何类型的磁盘(包括软盘、光盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、可擦写光盘(CD-RW)和磁光盘)，半导体装置(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)，例如，动态和静态RAM，可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)，闪存，磁卡或光卡)，或任何类型的适于储存电子指令的介质。可以将其它实施方式实现为由可编程控制装置执行的软件模块。

这里使用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，并且不旨在限制本发明。除非上下文以其它方式清楚地表示，否则如这里使用的，单数形式“一个”，“一种”和“该”旨在也包括复数形式。应当进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”表示所述特征、整体(整数)、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。

应当指出，仅出于示例性目的而提供任何尺寸、大小、长度、配量、密度、流量(流速)、定量给料剂等，并且，其并不旨在限制本申请公开内容的范围。例如，仅将任何图上列出的任何尺寸或大小提供为一个实例，因为本领域的普通技术人员可以改变这些大小。

已经描述了多种实施方式。然而，应当理解，可以进行各种修改。因此，其它实施方式在所附权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种废水处理系统，包括：

前端系统，其包括被构造为包含离子交换树脂的至少一个树脂罐，所述离子交换树脂被构造为靶向特定金属，所述至少一个树脂罐被构造为接收来自氧化反应器的输出，所述氧化反应器被构造为接收来自废水产生过程的废水流；以及

中央处理系统，其被构造为接收来自所述至少一个树脂罐的饱和树脂罐，所述中央处理系统包括真空过滤带系统，所述真空过滤带系统被构造为接收来自所述饱和树脂罐的浆料并对所述浆料提供级联的树脂冲洗，所述中央处理系统进一步包括重复解吸系统，所述重复解吸系统被构造为接收来自特定金属净化系统的金属填充的净化单元，所述重复解吸系统进一步被构造为将多个酸罐的内容物顺序地施加到所述金属填充的净化单元中从而产生金属盐。

2.根据权利要求1所述的废水处理系统，其中，所述至少一个树脂罐包括以串联构造布置的多个树脂罐。

3.根据权利要求1所述的废水处理系统，其中，所述离子交换树脂是亚氨基二乙酸树脂。

4.根据权利要求3所述的废水处理系统，其中，所述亚氨基二乙酸树脂是质子形式。

5.根据权利要求1所述的废水处理系统，其中，所述特定金属净化系统被构造为接收来自所述真空过滤带系统的金属溶液，所述特定金属净化系统包括多个净化单元，所述金属填充的净化单元通过使所述金属溶液流过所述多个净化单元而产生。

6.根据权利要求1所述的废水处理系统，其中，所述多个酸罐中的每一个包括不同的酸浓度。

7.根据权利要求1所述的废水处理系统，其中，所述真空过滤带系统包括多个喷射区，所述多个喷射区中的每一个被构造为将溶液施加至所述浆料，并通过对所述真空过滤带施加负压而使所述浆料基本上脱水。

8.根据权利要求1所述的废水处理系统，其中，所述氧化反应器进一步包括反应盘管，所述反应盘管被构造为对所述氧化反应器的至少一部分加压。

9.根据权利要求1所述的废水处理系统，其中，所述至少一个树脂罐包括一个或多个射频识别(RFID)标签，所述标签被构造为记录与所述至少一个树脂罐相关的至少一种特性。

10.根据权利要求1所述的废水处理系统，其中，所述金属盐被转移到金属盐处理系统中用于冷却和结晶。

11.一种用于处理废水的方法，包括：

提供前端系统，所述前端系统包括具有被构造为靶向特定金属的离子交换树脂的至少一个树脂罐；

在所述至少一个树脂罐中接收来自氧化反应器的输出，所述氧化反应器被构造为接收来自废水产生过程的废水流；

在中央处理系统中接收来自所述至少一个树脂罐的饱和树脂罐；

在真空过滤带系统中接收来自所述饱和树脂罐的浆料；

在所述真空过滤带系统中对所述浆料提供级联的树脂冲洗；

在重复解吸系统中接收来自特定金属净化系统的金属填充的净化单元；以及

在所述重复解吸系统中将多个酸罐的内容物顺序地施加到所述金属填充的净化单元中从而产生金属盐。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个树脂罐包括以串联构造布置的多个树脂罐。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述离子交换树脂是亚氨基二乙酸树脂。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述亚氨基二乙酸树脂是质子形式。

15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在所述特定金属净化系统中接收来自所述真空过滤带系统的金属溶液，所述特定金属净化系统具有多个净化单元，以及通过使所述金属溶液流过所述多个净化单元而产生所述金属填充的净化单元。

16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述多个酸罐中的每一个包括不同的酸浓度。

17.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在所述真空过滤带系统中提供多个喷射区，所述多个喷射区中的每一个被构造为将溶液施加至所述浆料，并通过对所述真空过滤带施加负压而使所述浆料基本上脱水。

18.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在所述氧化反应器内提供反应盘管，所述反应盘管被构造为对所述氧化反应器的至少一部分加压。

19.根据权利要求11所述的方法，进一步包括经由一个或多个射频识别(RFID)标签记录与所述至少一个树脂罐相关的至少一种特性。

20.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在金属盐处理系统中冷却所述金属盐。

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