清潔生產(chǎn)審核在電鍍車間的應(yīng)用

尚會(huì)來，張雷，陳龍，張靜蓉

（1.首都航天機(jī)械公司，北京 100076；2.中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)，北京 100082）

【清潔生產(chǎn)】

清潔生產(chǎn)審核在電鍍車間的應(yīng)用

尚會(huì)來1，張雷1，陳龍1，張靜蓉2,*

（1.首都航天機(jī)械公司，北京 100076；2.中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)，北京 100082）

清潔生產(chǎn)審核對(duì)建設(shè)現(xiàn)代企業(yè)，促進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理和節(jié)能、降耗、減污、增效等目標(biāo)效果顯著，是電鍍企業(yè)實(shí)現(xiàn)社會(huì)、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益相統(tǒng)一的有效措施。介紹了某電鍍車間實(shí)施清潔生產(chǎn)審核的過程，涉及審核準(zhǔn)備，預(yù)審核(包括污染源調(diào)查，審核重點(diǎn)如鍍鉻、鍍鎘和鍍鎳，以及審核目標(biāo)的確定等)，鉻和鎳物料平衡的建立，廢棄物產(chǎn)生的原因分析，清潔生產(chǎn)方案的建立和篩選(從技術(shù)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)可行性等3個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估)等方面。實(shí)踐證明，清潔生產(chǎn)審核的實(shí)施使該電鍍車間總計(jì)產(chǎn)生102.577萬元/a的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了由末端治理向污染預(yù)防和控制的轉(zhuǎn)變，達(dá)到了預(yù)期目的。

電鍍車間；清潔生產(chǎn)審核；鉻；鎘；物料平衡；污染防治

1 前言

電鍍是工業(yè)上通用性強(qiáng)、使用面廣的行業(yè)之一，很多工業(yè)部門都有電鍍廠或車間。由于鍍件功能要求各異，鍍種、鍍液組分、操作方式及工藝條件等種類繁多，相應(yīng)地帶入電鍍廢水中的污染物也就變得較為復(fù)雜。電鍍廢水中常見的重金屬離子有鉻、銅、鎳、鋅、錫、鉛、鎘、鐵等。因此，電鍍被列為當(dāng)今全球三大污染工業(yè)之一[1]。

2003年1月1日實(shí)施的《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》、2008年頒布的環(huán)保部令《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)重點(diǎn)企業(yè)清潔生產(chǎn)審核的通知》和新修訂的《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 21900–2008)，使得電鍍企業(yè)越來越意識(shí)到開展清潔生產(chǎn)審核工作的重要性。尤其是一些老企業(yè)，必須加快實(shí)施清潔生產(chǎn)審核工作的步伐，實(shí)現(xiàn)由末端治理向污染預(yù)防和控制轉(zhuǎn)變以及節(jié)能、降耗和減污增效，促進(jìn)電鍍企業(yè)更好更快的發(fā)展。本文以北京某電鍍車間實(shí)行清潔生產(chǎn)審核過程為例，通過詳實(shí)的數(shù)據(jù)，介紹了清潔生產(chǎn)審核在電鍍車間的應(yīng)用狀況。

2 電鍍車間實(shí)行清潔生產(chǎn)審核的過程

2. 1 清潔生產(chǎn)審核的概念

清潔生產(chǎn)審核是指按照一定程序?qū)ιa(chǎn)和服務(wù)過程進(jìn)行調(diào)查和診斷，找出能耗高、物耗高、污染重的原因，提出減少有毒有害物料的使用、產(chǎn)生，降低能耗、物耗以及廢物產(chǎn)生的方案，進(jìn)而選定技術(shù)經(jīng)濟(jì)及環(huán)境可行的清潔生產(chǎn)方案的過程[2]。

2. 2 準(zhǔn)備工作

清潔生產(chǎn)審核需要許多部門的配合，特別是公司和車間領(lǐng)導(dǎo)的支持。為此，該公司首先成立了清潔生產(chǎn)審核工作領(lǐng)導(dǎo)組，由公司主管環(huán)保工作的副總經(jīng)理、副總工程師和主要職能部門的領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)人員組成，下設(shè)清潔生產(chǎn)工作小組，由工作小組制定審核計(jì)劃。此外，公司和車間領(lǐng)導(dǎo)在清潔生產(chǎn)動(dòng)員大會(huì)上向員工宣講清潔生產(chǎn)工作的目的和意義，使清潔生產(chǎn)審核獲得車間所有員工的認(rèn)可。

2. 3 預(yù)審核

2. 3. 1 污染源調(diào)查

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該電鍍車間生產(chǎn)工藝過程中排放的污染物主要有廢水、廢氣和廢渣。廢水中的主要污染物有鉻、氰、銅、鎳、鋅、鎘等離子及酸堿廢水；廢氣中主要污染物有鉻酸霧、氰化物及酸堿廢氣；廢渣主要有危險(xiǎn)廢物──電鍍污泥。表 1為該車間電鍍廢水常規(guī)處理效果。從表中可以看出，鎳和氰化物超標(biāo)，廢水處理工藝不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

表1 電鍍車間常規(guī)廢水處理效果Table 1 Effectiveness of routine wastewater treatment in an electroplating workshop

2. 3. 2 確定清潔生產(chǎn)審核重點(diǎn)

比較車間各產(chǎn)物環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)，鍍鉻、鍍鎳、鍍鎘過程為主要產(chǎn)污環(huán)節(jié)，因此，確定本輪清潔生產(chǎn)審核的重點(diǎn)如表2所示。

表 2 電鍍車間清潔生產(chǎn)審核重點(diǎn)匯總Table 2 Summaries for cleaner production auditing key points in an electroplating workshop

2. 3. 3 設(shè)置清潔生產(chǎn)審核目標(biāo)

根據(jù)表2 確定的審核重點(diǎn)，確定本輪清潔生產(chǎn)審核的目標(biāo)如表3所示。

表3 清潔生產(chǎn)審核的目標(biāo)Table 3 Goals of cleaner production auditing

2. 4 建立物料平衡

為了準(zhǔn)確判斷重點(diǎn)廢棄物狀況，確定廢棄物的數(shù)量、成分和去向，對(duì)重點(diǎn)環(huán)節(jié)開展了物料平衡測(cè)試工作。

2. 4. 1 鎘的物料平衡

溶液中鎘的輸入總量為2 800 g，鎘陽極輸入鎘26 000 g，新鮮用水量為62 m3；鍍件上的鍍層鎘質(zhì)量為20 700 g，電鍍面積262 m2，掛具損失了1 870 g，鈍化損失了3 400 g，廢水排放損失折合1 240 g，廢氣排放損失折合615 g，排放廢水53 m3。因此鎘的物料平衡為：

平衡偏差 = [28 300 ? (20 700 + 1 870 + 3 400 + 1 240 + 615)] ÷ 28 300 × 100% = 1.68%。

鎘的利用率 = 20 700 ÷ 28 300 × 100% = 73.14%。

2. 4. 2 鉻的物料平衡

溶液消耗鉻酸酐320 kg，輸入鉻166 400 g，新鮮用水量為540 m3；鍍件上的鍍層鉻重131 760 g，鍍件總面積1 220 m2，掛具損失了10 540 g，廢氣凈化器回收6 290 g，鉻霧、蒸發(fā)損失了1 630 g，廢水排放損失折合13 700 g，排放廢水460 m3(其中含鉻廢水185 m3)，因此鉻的物料平衡為：

平衡偏差 = [166 400 ? (131 760 + 10 540 + 6 290 + 1 630 + 13 700)] ÷ 166 400 × 100% = 1.49%。

鉻的原料利用率 = 131 760 ÷ (166 400 ? 6 290) × 100% = 82.29%。

物料平衡計(jì)算結(jié)果：鉻的平衡偏差 = 1.49% ＜5%，達(dá)到了平衡；鎘的原料利用率 = 82.29%；單位產(chǎn)品用水量為540 ÷ 1 220 = 0.443 (m3/m2)。

2. 5 廢棄物產(chǎn)生的原因分析

三角洲在發(fā)育過程中進(jìn)積與退積交替，形成的沉積復(fù)合體可在湖盆斜坡至中心的不同位置形成諸多平面上分布不連續(xù)，空間上逐漸向前推移、規(guī)模大小不等的濁積扇或滑塌濁積巖群。

根據(jù)物料平衡和測(cè)試結(jié)果分析，找到了物料流失和廢棄物產(chǎn)生的部位及原因：廢棄物的產(chǎn)生主要發(fā)生在技術(shù)工藝、設(shè)備、過程控制、管理、員工、原輔材料等環(huán)節(jié)，為改進(jìn)方案的提出提供了依據(jù)。氰化鍍鎘和鍍鉻廢棄物(前者為鎘離子，后者為鉻酸酐)產(chǎn)生的原因詳見表4。

表4 鍍鉻和鍍鎘工藝中廢棄物產(chǎn)生的原因分析Table 4 Analysis on causes leading to castoff production in chromium and cadmium plating processes

2. 6 清潔生產(chǎn)實(shí)施方案及其篩選

2. 6. 1 清潔生產(chǎn)方案的產(chǎn)生

根據(jù)物料平衡測(cè)試結(jié)果，清潔生產(chǎn)審核小組從技術(shù)、工藝、設(shè)備、過程控制、管理、員工、原材料、廢棄物、產(chǎn)品等 8個(gè)方面對(duì)廢棄物產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，匯集了清潔生產(chǎn)方案43項(xiàng)。其中，中/高費(fèi)方案11項(xiàng)，見表5；無/低費(fèi)方案32項(xiàng)，見表6。對(duì)擬選定的中/高費(fèi)方案從技術(shù)可行性、環(huán)境效果、經(jīng)濟(jì)效果等3個(gè)方面進(jìn)行了分析和評(píng)估。

表5 中/高費(fèi)用方案匯總Table 5 Summaries for middle/high cost schemes

2. 6. 2 清潔生產(chǎn)方案的篩選

通過對(duì)以上清潔生產(chǎn)審核方案進(jìn)行技術(shù)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可行性分析，最終確定了32項(xiàng)無/低費(fèi)方案和9項(xiàng)中/高費(fèi)方案。以表 5中的方案1──鍍鎳后增加回收槽為例，從技術(shù)可行性、環(huán)境可行性和經(jīng)濟(jì)可行性3個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行評(píng)估：

表6 無/低費(fèi)用方案匯總Table 6 Summaries of free/low cost schemes

(1) 技術(shù)可行性。從電鍍槽出槽后，零件首先進(jìn)入回收槽清洗。在每一個(gè)鍍鎳槽邊增加回收槽回用裝置，并配置相應(yīng)的管道，形成回用系統(tǒng)，將回收的溶液返回到電鍍槽中。這是目前電鍍企業(yè)都采用的回收方法，技術(shù)成熟，使用普遍，既能回收，又可清洗零件。

(2) 環(huán)境可行性。電鍍槽后增加回收系統(tǒng)可有效地將鍍液回收，通過配置的管道將原鍍液回用，提高了金屬的利用率，減少了金屬的流失，降低了廢水的產(chǎn)生量，減輕了重金屬的污染。

(3) 經(jīng)濟(jì)可行性。實(shí)施中/高費(fèi)用中的方案1的經(jīng)濟(jì)可行性評(píng)估見表7。

表7 中/高費(fèi)用中方案1的經(jīng)濟(jì)評(píng)估指標(biāo)Table 7 Indexes for economic evaluation of scheme 1 in middle/high cost schemes

評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)為投資償還期。一般認(rèn)為，中/高費(fèi)方案在3 ～ 5 a內(nèi)其凈現(xiàn)值大于零，內(nèi)部收益率大于或等于基準(zhǔn)收益或銀行貸款利息，即可認(rèn)為項(xiàng)目投資可行。從表7可以看出，該項(xiàng)目投資償還期為3.063 a，＜5 a；凈現(xiàn)值為2.441 2 萬元，大于零；內(nèi)部收益率為28.23%。所以該項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上是可行的。

3 清潔生產(chǎn)審核實(shí)施效果

3. 1 無/低費(fèi)方案實(shí)施效果

32項(xiàng)無/低費(fèi)方案實(shí)施后產(chǎn)生如下效益：

(1) 減少原材料消耗1 573.5 kg/a，減少化學(xué)藥品等原材料購置費(fèi)15 568元/ a；

(2) 減少新鮮用水量8 661 m3/a，減少水費(fèi)支出45 870元/a；

(3) 減少電能消耗62 223 kW·h/a，減少電費(fèi)支出52 826元/a；

(4) 減少廢水產(chǎn)生量 969 m3/a，減少處理費(fèi)9 690元/a；

(5) 減少危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量0.62 t/a，減少危險(xiǎn)廢物處置費(fèi)840元/a。

32項(xiàng)無/低費(fèi)清潔生產(chǎn)方案的實(shí)施，總計(jì)產(chǎn)生12.479 4萬元/a的經(jīng)濟(jì)效益。

3. 2 中/高費(fèi)方案實(shí)施效果

已實(shí)施的9項(xiàng)中/高費(fèi)方案產(chǎn)生如下效益：

(1) 減少原材料消耗54 500 kg/a，減少化學(xué)藥品等原材料購置費(fèi)105 550元/a；

(2) 減少新鮮用水量12 484 m3/a，減少水費(fèi)支出48 860元/a；

(3) 減少電能消耗267 000 kW·h/a，減少電費(fèi)支出22 8546元/a；

(4) 減少廢水產(chǎn)生量5 200 m3/a，減少污染物處理費(fèi)122 740元/a；

(5) 減少危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量45 t/a，減少危險(xiǎn)廢物處理費(fèi)用18萬元/a；

(6) 減少蒸汽消耗1 794 t/a，減少蒸汽消耗費(fèi)用215 280元/a。

9項(xiàng)中/高費(fèi)清潔生產(chǎn)方案的實(shí)施，總計(jì)產(chǎn)生90.097 6萬元/a的經(jīng)濟(jì)效益。本輪清潔生產(chǎn)總計(jì)產(chǎn)生102.577萬元/a的經(jīng)濟(jì)效益。

3. 3 實(shí)施清潔生產(chǎn)前后生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比

本輪清潔生產(chǎn)實(shí)施前后的生產(chǎn)效益對(duì)比見表8。

3. 4 實(shí)施清潔生產(chǎn)前后生產(chǎn)線對(duì)比

通過實(shí)施清潔生產(chǎn)審核，不僅節(jié)約了資源，而且減少了能源的消耗，降低了污染物的排放，提高了治污水平，更改善了員工的工作環(huán)境。圖 1a、b分別為實(shí)施清潔生產(chǎn)審核前后的電鍍生產(chǎn)線對(duì)比。

表 8 清潔生產(chǎn)目標(biāo)完成情況Table 8 Clean production target fulfillment status

圖1 實(shí)施清潔生產(chǎn)審核前后的電鍍生產(chǎn)線Figure 1 Electroplating production lines before and after carrying out cleaner production auditing

4 結(jié)論

電鍍車間實(shí)施清潔生產(chǎn)的實(shí)踐表明，清潔生產(chǎn)對(duì)建設(shè)現(xiàn)代企業(yè)，促進(jìn)企業(yè)科學(xué)管理和節(jié)能、降耗、減污、增效等方面效果顯著，是電鍍企業(yè)實(shí)現(xiàn)社會(huì)、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益統(tǒng)一的最佳選擇，也是工業(yè)企業(yè)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必由之路。大力推行電鍍行業(yè)的清潔生產(chǎn)，將會(huì)加速我國實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的步伐。電鍍工作者應(yīng)以長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光對(duì)待清潔生產(chǎn)審核，在電鍍清潔生產(chǎn)中走出一條創(chuàng)新之路。

[1] 賈金平, 謝少艾, 陳虹錦. 電鍍廢水處理技術(shù)及工程實(shí)例[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2003: 9-15.

[2] 鐘戰(zhàn)鐵, 翟寶慶. 電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)審核方法探討[J]. 材料保護(hù), 2007, 40 (1): 50-52.

Application of cleaner production auditing to electroplating workshop //

SHANG Hui-lai, ZHANG Lei, CHEN Long, ZHANG Jing-rong*

The cleaner production auditing has a significant effect for constructing modern enterprise and promoting enterprise in realizing the goals of scientific management as well as energy saving, consumption reducing, pollution reducing, and efficiency increasing, which is an effective measure for achieving social, environmental, and economic benefits in electroplating industry. In this article, the course of implementation of cleaner production auditing in an electroplating workshop was introduced, involving the aspects of auditing preparation, pre-auditing (including pollution source investigation, auditing key points such as chromium plating, cadmium plating, and nickel plating, auditing goal, etc), establishment of material balance for chromium and cadmium, analysis of waste production, establishment and selection of cleaner production projects (as evaluated from three aspects of technology, environment, and economic feasibility), etc. Practice proved that the cleaner production auditing brings with the electroplating workshop a total economic benefit of 1 025 770.00 RMB per year, and enables the enterprise to realize the change from end-treatment to pollution prevention and control, and to fulfill the expected goals.

electroplating workshop; cleaner production audit; chromium; cadmium; material balance; pollution prevention and control

The Capital Aerospace Machinery Company, Beijing 100076, China

X781.1

A

1004 – 227X (2012) 09 – 0044 – 04

2012–03–19

2012–03–29

尚會(huì)來（1982–），男，北京人，碩士，工程師，主要從事水污染控制工程研究。

張靜蓉，工程師，(E-mail) jingrongzhang2010@gmail.com。

[ 編輯：韋鳳仙 ]