電鍍清潔生產(chǎn)指標(biāo)分析

石泰山

(廈門市威士邦膜科技有限公司，福建廈門 361101)

引 言

2006年11月22日，原國家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布的清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)(電鍍行業(yè))［1］，適用于電鍍生產(chǎn)企業(yè)的清潔生產(chǎn)審核和清潔生產(chǎn)潛力與機(jī)會(huì)的判斷，為指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)。但是重金屬減排壓力下，各地執(zhí)行強(qiáng)制性清潔生產(chǎn)審核，環(huán)評(píng)過程中執(zhí)行清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)，導(dǎo)致指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)成為準(zhǔn)入性標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。

綜合電鍍類清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)包括:(一)生產(chǎn)工藝與裝備要求，(二)資源利用指標(biāo)，(三)鍍件帶出液污染物產(chǎn)生指標(biāo)(末端處理前)和(四)環(huán)境管理要求。內(nèi)容較多而全面，有定量指標(biāo)和定性指標(biāo)。本文選擇與廢水處理和排放有關(guān)，可定量的新鮮水用量和鍍件帶出液污染物產(chǎn)生指標(biāo)分析電鍍清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中新鮮水用量指標(biāo)的合理性。

1 清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)分析

電鍍用水量指標(biāo)在三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)，電鍍清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)為≤0.3t/m2，電鍍廢水排放標(biāo)準(zhǔn)表2［2］中為500L/m2(多層鍍)，電鍍廢水治理設(shè)計(jì)規(guī)范［3］連續(xù)逆流清洗法鍍件單位面積的清洗水用量應(yīng)小于50L/m2。排放標(biāo)準(zhǔn)的用水量指標(biāo)相當(dāng)于清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的三級(jí)，能夠滿足全部電鍍企業(yè)的用水需求。設(shè)計(jì)規(guī)范的指標(biāo)為一層清洗，按照五層考慮，用水量約250L/m2，相當(dāng)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中的二級(jí)。

電鍍清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中新鮮水用量一級(jí)≤0.1t/m2，二級(jí)≤0.3t/m2，三級(jí)≤0.5t/m2，鍍件帶出液污染物產(chǎn)生指標(biāo)(末端處理前)指標(biāo)見表1。

表1 鍍件帶出液污染物產(chǎn)生指標(biāo)［1］

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)［1］中的新鮮水用量和鍍件污染物產(chǎn)生指標(biāo)，可以計(jì)算出末端處理前電鍍廢水的污染物質(zhì)量濃度，如表2。

表2 計(jì)算的污染物質(zhì)量濃度

表2 顯示的規(guī)律為清潔生產(chǎn)級(jí)數(shù)越低，廢水中重金屬濃度越低，越容易治理，越容易滿足越來越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。清潔生產(chǎn)較好，由于用水量縮減較快，末端治理前的重金屬離子質(zhì)量濃度較高，治理相對(duì)困難?？傮w而言，金屬離子質(zhì)量濃度均在30mg/L范圍內(nèi)，采用化學(xué)沉淀法可以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

表2 的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電鍍廢水治理工程技術(shù)規(guī)范［4］附錄A中的各種重金屬離子濃度設(shè)計(jì)參考值，也遠(yuǎn)低于進(jìn)入混合廢水處理系統(tǒng)每種重金屬離子質(zhì)量濃度不宜超過30～40mg/L的要求。表2數(shù)據(jù)只需簡單處理即可達(dá)標(biāo)排放。由于電鍍廢水的重金屬污染物主要來源于鍍件的清洗水［5-6］，考慮跑冒滴漏等情況，實(shí)際金屬離子質(zhì)量濃度會(huì)大于30～40mg/L，接近規(guī)范［5］附錄A中的設(shè)計(jì)參考值。

假設(shè)電鍍工序包括前處理、鍍酸銅、鍍鎳和鍍鉻，鍍件帶出液污染物指標(biāo)參照清潔生產(chǎn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，模擬多層鍍并計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖1。

由于廢水中金屬含量較低，廢水中鹽度較低，中水回用存在很大機(jī)會(huì)。假設(shè)廢水未經(jīng)物化處理直接廢水再生和回用，回用率為50%，則濃水中的銅、鎳、鉻質(zhì)量濃度分別為14、4和26mg/L，如果采用反滲透處理，則濃水采用氫氧化物法沉淀治理，容易100%達(dá)標(biāo)排放［3］。

圖1 多層鍍模型及數(shù)據(jù)

2 結(jié)果和討論

清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(試行)［7］表1 鍍件帶出液污染物產(chǎn)生指標(biāo)權(quán)重值為40，工業(yè)新鮮水用量權(quán)重值15，合計(jì)55分，綜合評(píng)價(jià)定量化指標(biāo)的權(quán)重為0.4，占總分22分。體系表4中的電鍍行業(yè)不同等級(jí)的清潔生產(chǎn)企業(yè)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)P≥95為清潔生產(chǎn)先進(jìn)企業(yè)，80≤P＜95為清潔生產(chǎn)企業(yè)。

1)鍍件帶出液。鍍件帶出液可通過實(shí)際測量獲得，并可用廢水中的重金屬質(zhì)量濃度和原材料用量效核。新鮮水用量一般用水表數(shù)據(jù)，不考慮蒸發(fā)量或采取系數(shù)折算。電鍍面積數(shù)據(jù)相對(duì)復(fù)雜，需要企業(yè)有完善、真實(shí)的統(tǒng)計(jì)信息。

2)用水量與排水量相同。當(dāng)企業(yè)用水量與排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排水量相同時(shí)，鍍件帶出液與清潔生產(chǎn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相同，理論折算金屬離子質(zhì)量濃度與實(shí)際相差數(shù)十倍。水量不變的情況下，可能是鍍件帶出液較多，或跑冒滴漏嚴(yán)重。參照規(guī)范及文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，綜合性電鍍企業(yè)的廢水中銅離子、鎳離子、鉻離子質(zhì)量濃度約為100mg/L，均大于理論計(jì)算的質(zhì)量濃度指標(biāo)。鍍件帶出液項(xiàng)下得分為零。

3)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中三個(gè)指標(biāo)比較。由于實(shí)際廢水中金屬離子質(zhì)量濃度很高，超過理論計(jì)算的數(shù)十倍，也可以認(rèn)為電鍍企業(yè)節(jié)水工作較好，新鮮水用量項(xiàng)目得滿分。鍍件帶出液需要現(xiàn)場測量和計(jì)算。清潔生產(chǎn)二級(jí)的新鮮水用量(300L/m2)比排放標(biāo)準(zhǔn)用量(500L/m2)縮減40%，則排放水中銅、鎳、鉻離子質(zhì)量濃度見表3，與實(shí)際情況不符。廢水金屬離子質(zhì)量濃度需要實(shí)際或文獻(xiàn)數(shù)據(jù)類似，則用水量還需要在二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)用水量300L/m2的基礎(chǔ)上縮減至1/15，即用水量為20L/m2，如此廢水金屬離子質(zhì)量濃度增加15倍(表3)。在帶出液滿足清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，綜合性電鍍企業(yè)可得55分(滿分)。

表3 多層鍍廢水中金屬離子質(zhì)量濃度

電鍍清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中的用水量指標(biāo)、鍍件帶出液污染物產(chǎn)生指標(biāo)、實(shí)際用水量和污染物濃度，三個(gè)指標(biāo)間存在沖突。

電鍍廢水治理設(shè)計(jì)規(guī)范［3］為保證清洗效果，不產(chǎn)生交叉污染，末級(jí)清洗槽中主要的金屬離子允許質(zhì)量濃度一般中間鍍層清洗為5～10mg/L，最終鍍層清洗為20～50mg/L。連續(xù)逆流清洗法鍍件單位面積的清洗水用量應(yīng)小于50L/m2。以三個(gè)鍍層看，用水量宜小于150L/m2。根據(jù)鍍件帶出液污染物產(chǎn)生指標(biāo)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和用水量(單層鍍50L/m2，三層鍍150L/m2)，理論計(jì)算出廢水重金屬質(zhì)量濃度見表4。

表4 模擬后銅鎳鉻質(zhì)量濃度

表4 清洗水用量與電鍍清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的用水量均有較大縮減，而銅、鎳、鉻離子在廢水中的質(zhì)量濃度依然較低，如果鍍層數(shù)量增加，用水量增加，金屬離子的質(zhì)量濃度可能更低，與現(xiàn)實(shí)電鍍廢水質(zhì)量濃度不相符。

以每層清洗用水量≤50L/m2為基準(zhǔn)，電鍍廢水排放標(biāo)準(zhǔn)用水量相當(dāng)于十層電鍍清洗用水量;清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)相當(dāng)6層鍍層用水量。但是用清潔生產(chǎn)二級(jí)用水量指標(biāo)為基準(zhǔn)衡量電鍍廢水的污染物排放質(zhì)量濃度與實(shí)際重金屬離子質(zhì)量濃度偏差很大。要么電鍍企業(yè)節(jié)水做得好，要么標(biāo)準(zhǔn)用水量太過寬松。

參照歐洲單層電鍍用水量一般為8L/m2，多層鍍一般為40～50L/m2的標(biāo)準(zhǔn)［7］，電鍍廢水中的金屬質(zhì)量濃度逐步接近現(xiàn)實(shí)和設(shè)計(jì)規(guī)范的推薦值。

新鮮水用量是指消耗新鮮水量與全廠電鍍產(chǎn)品總面積之比(包括進(jìn)入鍍液而無鍍層的面積)［1］。文獻(xiàn)［8］中的清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)中的鍍層面積為各鍍種鍍層面積的累加，即鍍件面積為130m2/d，鍍鎳、銅、鉻之后成品總面積為390m2/d，計(jì)算出項(xiàng)目新鮮水用量滿足清潔生產(chǎn)二級(jí)水平。文獻(xiàn)［9］鍍件總面積51982.33m2，鎳漂洗水排放量 1240m3，漂洗廢水中鎳離子質(zhì)量濃度25mg/L，新鮮水消耗量15000m3;校核鎳帶出液指標(biāo) =25mg/L×1240m3÷51982.33m2=0.596g/m2，與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)一致，滿足二級(jí)清潔生產(chǎn)要求;用新鮮水用量校核，則末端處理前(混合廢水)鎳離子質(zhì)量濃度 =25mg/L×1240m3÷15000m3=2.07mg/L，含鎳的綜合廢水經(jīng)簡單處理即可達(dá)標(biāo)排放或未經(jīng)處理即可反滲透中水回用，反滲透濃水簡單處理即可達(dá)標(biāo)排放，與規(guī)范［5］附錄A中的設(shè)計(jì)參考值沖突。

3 結(jié)論

電鍍企業(yè)面臨各種強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)約束。在多目標(biāo)選擇中，必須借助技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等手段綜合評(píng)估，優(yōu)先滿足排放限值和總量控制，逐步滿足清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)或其他指標(biāo)。

面對(duì)電鍍廢水排放限值日趨嚴(yán)格的形勢，電鍍企業(yè)有必要優(yōu)化新鮮用水量，使進(jìn)入廢水處理設(shè)施的金屬離子能夠滿足化學(xué)沉淀法的進(jìn)水要求，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，同時(shí)滿足中水回用率要求。

電鍍行業(yè)各類指標(biāo)間或多或少存在沖突，生產(chǎn)過程中過渡節(jié)水，意味著末端廢水金屬離子質(zhì)量濃度過高，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)困難，中水回用率較低，無法滿足環(huán)保監(jiān)管要求。

［1］HJ/T 314-2006，清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)電鍍行業(yè)［S］.

［2］GB 21900-2008，電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］GB 50136-2011，電鍍廢水治理設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］HJ 2002-2010，電鍍廢水治理工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］http://www.miit.gov.cn/n11293472/n11293832/n12768545/n12845656.files/n12840242.pdf

［6］EIPPCB，Surface Treatment of Metals and Plastics［EB/OL］.(2006-8).http://eippcb.jrc.es/reference/stm.html.

［7］楊長喆，張澤生.淺論電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)環(huán)境評(píng)價(jià)［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù).2009，32(6C):429-432.

［8］楊高英，雷兆武.鍍鎳線清潔生產(chǎn)機(jī)會(huì)分析［J］.電鍍與精飾，2012，34(8):26-29.