電鍍環(huán)評(píng)中水洗水量的理論計(jì)算

詹果兒 *，王宗雄，牛朝霞，沈祥信

（1.寧波市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，浙江 寧波 315012；2.寧波市電鍍行業(yè)協(xié)會(huì)，浙江 寧波 315199）

在電鍍生產(chǎn)，特別是自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)中，鍍件清洗是很重要的環(huán)節(jié)。清洗工作關(guān)系到電鍍質(zhì)量和電鍍液的正常工作，而清洗方式又關(guān)系到清洗水的用量，鍍件和掛具帶出鍍液的回收，以及清洗水的處理等等。水洗水量與鍍種的工藝要求、設(shè)備的使用方法及清洗方式等有關(guān)，然而據(jù)筆者了解，電鍍企業(yè)水量平衡分析一直困擾著大多數(shù)環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作人員對(duì)水量輸入、輸出的預(yù)測(cè)。而目前電鍍廢水的產(chǎn)排污系數(shù)一般是以每平方米計(jì)算的，比如HJ/T 314–2006《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 電鍍行業(yè)》規(guī)定的“單位產(chǎn)品新鮮水用量(t/m2)”和《產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》第九分冊(cè)“3460 金屬表面處理及熱處理加工制造業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)表”中對(duì)各鍍種工業(yè)廢水量給出的產(chǎn)污系數(shù)，均是以鍍件的表面積進(jìn)行計(jì)算的(即噸/平方米產(chǎn)品)。但上述產(chǎn)污系數(shù)對(duì)于環(huán)評(píng)工作者在具體使用過(guò)程中存在2 個(gè)不利條件：首先，以鍍件的表面積進(jìn)行計(jì)算僅能對(duì)某電鍍企業(yè)全廠的用水、排水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，無(wú)法對(duì)某條電鍍線上的各類廢水分別進(jìn)行預(yù)測(cè)，由此導(dǎo)致在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中難以計(jì)算重金屬總量，特別是第一類污染物(包括總汞、總鎘、總鉻、六價(jià)鉻等13 種污染物)；其次，若企業(yè)為電鍍加工型企業(yè)，則電鍍產(chǎn)品復(fù)雜多樣，產(chǎn)品表面積千差萬(wàn)別，因此難以利用排污系數(shù)得出科學(xué)的水洗水量、排放量。且當(dāng)前，我國(guó)環(huán)境影響評(píng)價(jià)上崗培訓(xùn)以及環(huán)境影響評(píng)價(jià)工程師職業(yè)登記前的相關(guān)培訓(xùn)均沒(méi)有將這一計(jì)算過(guò)程給予介紹?，F(xiàn)筆者結(jié)合近年從事有關(guān)電鍍行業(yè)環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作的有限實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)，概括寧波市電鍍行業(yè)協(xié)會(huì)多年來(lái)對(duì)寧波市內(nèi)多家電鍍企業(yè)的調(diào)查結(jié)果，以某電鍍企業(yè)工程為例，進(jìn)行一些有關(guān)電鍍企業(yè)水洗水量的理論計(jì)算，提出一些計(jì)算思路和方法，并通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。

1 水洗水量的理論計(jì)算

1.1 現(xiàn)有文獻(xiàn)的計(jì)算依據(jù)

電鍍用水量與鍍種的工藝要求、設(shè)備的使用方式和清洗方式等有關(guān)，如冷水清洗槽等一般采用連續(xù)供水，熱水清洗槽等則采用定期供水。查閱文獻(xiàn)得知，我國(guó)尚未制定電鍍清洗水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和水量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。由沈品華主編的《現(xiàn)代電鍍手冊(cè)(下冊(cè))》中，第17篇“電鍍車間設(shè)計(jì)”的第6 章“給水與排水”對(duì)電鍍水洗水量進(jìn)行了說(shuō)明，電鍍水洗水量消耗按每小時(shí)消耗水槽有效容積數(shù)的水來(lái)計(jì)算。此計(jì)算方法可適用于產(chǎn)品不固定的生產(chǎn)線，即環(huán)評(píng)中的電鍍加工型企業(yè)。電鍍車間清洗槽用水量計(jì)算如下：

小時(shí)用水量=槽有效容積 × 小時(shí)換水次數(shù) (1)式(1)以小時(shí)換水次數(shù)計(jì)算清洗槽用水量，換水次數(shù)見(jiàn)表1。

表1 清洗槽維持工作用水量相當(dāng)?shù)男r(shí)換水次數(shù)[1]Table 1 Water renewing times per hour for maintaining the working volume of rinsing tank

1.2 寧波市電鍍行業(yè)協(xié)會(huì)的多年調(diào)查結(jié)果

寧波市電鍍行業(yè)協(xié)會(huì)受當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的委托，參加了電鍍企業(yè)用水量核算專家咨詢會(huì)議。會(huì)議認(rèn)為，電鍍水洗水量不僅受當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)水平、企業(yè)管理方式的影響，而且受生產(chǎn)線的產(chǎn)量、代加工零件的復(fù)雜程度、鍍種、清洗方式、水的回用率、待鍍材料、操作工素質(zhì)等多種因素的影響。為了更直觀地核定電鍍企業(yè)的水洗水量，行業(yè)協(xié)會(huì)根據(jù)多年來(lái)對(duì)寧波市內(nèi)多家電鍍企業(yè)的調(diào)查結(jié)果，建議采用表2 的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表2 電鍍企業(yè)用水量核算經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 2 Empirical data for accounting the water consumption in electroplating plants

1.3 產(chǎn)排污系數(shù)確定

考慮到《現(xiàn)代電鍍手冊(cè)》編寫較早，且該手冊(cè)代表的是全國(guó)電鍍行業(yè)普遍情況，而浙江省電鍍行業(yè)在2011年根據(jù)浙環(huán)發(fā)[2011]67 號(hào)文件進(jìn)行了污染整治。截至發(fā)稿日，寧波市電鍍企業(yè)整治已經(jīng)基本完成，涉及企業(yè)200 余家，在一定程度上優(yōu)化了電鍍行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和區(qū)域布局，提升了工藝裝備、污染防治和清潔生產(chǎn)水平，有效削減了重金屬污染物排放總量，促進(jìn)了電鍍行業(yè)健康、規(guī)范和可持續(xù)發(fā)展。因此，寧波市電鍍企業(yè)在節(jié)水(普遍采用了多級(jí)逆流清洗方式和中水回用等工藝)、設(shè)備工藝方面都屬于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

綜上，筆者通過(guò)查閱文獻(xiàn)、調(diào)研電鍍企業(yè)和咨詢專家，對(duì)《現(xiàn)代電鍍手冊(cè)》提供的計(jì)算系數(shù)進(jìn)行了修正，建議電鍍環(huán)評(píng)中水洗水量的理論計(jì)算采取表3 的計(jì)算系數(shù)，水洗廢水產(chǎn)生量可按新鮮水用量的90%計(jì)，槽有效容積按清洗槽容積的90%計(jì)。

2 工程實(shí)例驗(yàn)證

某電鍍企業(yè)主要從事門窗鉸鏈、插銷、鎖、門把手等五金件的電鍍加工，屬于電鍍加工型企業(yè)。該企業(yè)勞動(dòng)定員80 人，一班制生產(chǎn)，每班8 h，年工作約300 d，采用間歇逆流清洗方式。該電鍍企業(yè)根據(jù)《關(guān)于電鍍行業(yè)污染整治有關(guān)事項(xiàng)的通知》(甬環(huán)整辦函[2011]3 號(hào))、《關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范電鍍行業(yè)污染整治驗(yàn)收工作有關(guān)事項(xiàng)的通知》(甬環(huán)發(fā)[2012]28 號(hào))，完成了污染綜合整治工作。經(jīng)整改后，企業(yè)共有17 條全自動(dòng)電鍍生產(chǎn)線，包括5 條吊鍍銅鎳鉻全自動(dòng)線、4 條滾鍍銅鎳全自動(dòng)線、1 條硬鉻全自動(dòng)線等，鍍槽容積共764.003 m3。筆者隨機(jī)選取吊鍍銅鎳鉻、滾鍍銅鎳和硬鉻全自動(dòng)電鍍線各一條進(jìn)行電鍍水洗用水量的預(yù)測(cè)和驗(yàn)證。上述3 條電鍍線各槽統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表4。

該電鍍企業(yè)采用間歇逆流清洗方式，當(dāng)末級(jí)水洗槽中濃度達(dá)到設(shè)定濃度時(shí)，逆流逐級(jí)全部換水或部分換水，第一級(jí)水洗槽中的水設(shè)置了中水回用，基本工藝流程如圖1 所示。

表3 修正后的電鍍水洗水量理論計(jì)算系數(shù)Table 3 Corrected coefficients for theoretical calculation of rinsing water amount in electroplating plant

表4 某電鍍企業(yè)3 條電鍍線各槽統(tǒng)計(jì)情況Table 4 Statistics of the conditions of tanks of three production lines in an electroplating plant

根據(jù)式(1)和表3 關(guān)于電鍍水洗水量的理論計(jì)算系數(shù)，預(yù)測(cè)該電鍍企業(yè)各鍍種各水洗槽用水、排水情況見(jiàn)表5。

圖1 某電鍍企業(yè)采用的間歇逆流清洗工藝流程圖Figure 1 Flow chart of intermittent countercurrent rinsing process applied in an electroplating plant

表5 某電鍍企業(yè)電鍍線各水洗槽用水、排水預(yù)測(cè)情況Table 5 Prediction of rinsing water amount and wastewater discharge amount from the production lines in an electroplating plant

該電鍍企業(yè)新鮮水目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)二級(jí)計(jì)量網(wǎng)絡(luò)，每條電鍍線上都配備了水表，理論預(yù)測(cè)的水洗水量與實(shí)際用水量的對(duì)比情況列于表6。

表6 某電鍍企業(yè)電鍍線理論與實(shí)際水洗用水量的對(duì)比Table 6 Comparison of theoretical and practical rinsing water consumption of production lines in an electroplating plant

表6 顯示，按照表3 確定的電鍍水洗水量計(jì)算系數(shù)，經(jīng)式(1)理論預(yù)測(cè)出3 條電鍍生產(chǎn)線的水洗水量，與通過(guò)水表抄錄的實(shí)際水洗用水量的均值相比，誤差在3%之內(nèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文所提供的電鍍企業(yè)水洗水量理論計(jì)算思路和方法，對(duì)類似電鍍企業(yè)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)有參考意義，可為后續(xù)重金屬總量控制的預(yù)測(cè)奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，這也是一次探索環(huán)評(píng)理論與技術(shù)的有益實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。本文的目的是通過(guò)對(duì)電鍍企業(yè)水洗水量的計(jì)算和探討，為相關(guān)行業(yè)在進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)工程分析時(shí)提供一些思路。

[1]沈品華.現(xiàn)代電鍍手冊(cè)(下冊(cè))[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011:17-98.