電鍍清潔生產指標分析

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，原國家環境保護總局發布的清潔生產標準(電鍍行業)［1］，適用于電鍍生產企業的清潔生產審核和清潔生產潛力與機會的判斷，為指導性標準。但是重金屬減排壓力下，各地執行強制性清潔生產審核，環評過程中執行清潔生產評價，導致指導性標準成為準入性標準和強制性標準。

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

1 清潔生產標準和數據分析

電鍍用水量指標在三個標準中出現，電鍍清潔生產標準二級為≤0.3t/m2，電鍍廢水排放標準表2［2］中為500L/m2(多層鍍)，電鍍廢水治理設計規范［3］連續逆流清洗法鍍件單位面積的清洗水用量應小于50L/m2。排放標準的用水量指標相當于清潔生產標準的三級，能夠滿足全部電鍍企業的用水需求。設計規范的指標為一層清洗，按照五層考慮，用水量約250L/m2，相當清潔生產標準中的二級。

電鍍清潔生產標準中新鮮水用量一級≤0.1t/m2，二級≤0.3t/m2，三級≤0.5t/m2，鍍件帶出液污染物產生指標(末端處理前)指標見表1。

表1 鍍件帶出液污染物產生指標［1］

根據標準［1］中的新鮮水用量和鍍件污染物產生指標，可以計算出末端處理前電鍍廢水的污染物質量濃度，如表2。

表2 計算的污染物質量濃度

表2 顯示的規律為清潔生產級數越低，廢水中重金屬濃度越低，越容易治理，越容易滿足越來越嚴格的排放標準。清潔生產較好，由于用水量縮減較快，末端治理前的重金屬離子質量濃度較高，治理相對困難。總體而言，金屬離子質量濃度均在30mg/L范圍內，采用化學沉淀法可以穩定達標。

表2 的數據遠遠低于電鍍廢水治理工程技術規范［4］附錄A中的各種重金屬離子濃度設計參考值，也遠低于進入混合廢水處理系統每種重金屬離子質量濃度不宜超過30～40mg/L的要求。表2數據只需簡單處理即可達標排放。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，實際金屬離子質量濃度會大于30～40mg/L，接近規范［5］附錄A中的設計參考值。

假設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參照清潔生產二級標準，模擬多層鍍并計算相關數據，結果如圖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會。假設廢水未經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%達標排放［3］。

圖1 多層鍍模型及數據

2 結果和討論

清潔生產評價指標體系(試行)［7］表1 鍍件帶出液污染物產生指標權重值為40，工業新鮮水用量權重值15，合計55分，綜合評價定量化指標的權重為0.4，占總分22分。體系表4中的電鍍行業不同等級的清潔生產企業綜合評價指數P≥95為清潔生產先進企業，80≤P＜95為清潔生產企業。

1)鍍件帶出液。鍍件帶出液可通過實際測量獲得，并可用廢水中的重金屬質量濃度和原材料用量效核。新鮮水用量一般用水表數據，不考慮蒸發量或采取系數折算。電鍍面積數據相對復雜，需要企業有完善、真實的統計信息。

2)用水量與排水量相同。當企業用水量與排放標準規定的排水量相同時，鍍件帶出液與清潔生產二級標準相同，理論折算金屬離子質量濃度與實際相差數十倍。水量不變的情況下，可能是鍍件帶出液較多，或跑冒滴漏嚴重。參照規范及文獻數據，綜合性電鍍企業的廢水中銅離子、鎳離子、鉻離子質量濃度約為100mg/L，均大于理論計算的質量濃度指標。鍍件帶出液項下得分為零。

3)清潔生產標準中三個指標比較。由于實際廢水中金屬離子質量濃度很高，超過理論計算的數十倍，也可以認為電鍍企業節水工作較好，新鮮水用量項目得滿分。鍍件帶出液需要現場測量和計算。清潔生產二級的新鮮水用量(300L/m2)比排放標準用量(500L/m2)縮減40%，則排放水中銅、鎳、鉻離子質量濃度見表3，與實際情況不符。廢水金屬離子質量濃度需要實際或文獻數據類似，則用水量還需要在二級標準用水量300L/m2的基礎上縮減至1/15，即用水量為20L/m2，如此廢水金屬離子質量濃度增加15倍(表3)。在帶出液滿足清潔生產標準中的二級標準的情況下，綜合性電鍍企業可得55分(滿分)。

表3 多層鍍廢水中金屬離子質量濃度

電鍍清潔生產標準中的用水量指標、鍍件帶出液污染物產生指標、實際用水量和污染物濃度，三個指標間存在沖突。

電鍍廢水治理設計規范［3］為保證清洗效果，不產生交叉污染，末級清洗槽中主要的金屬離子允許質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。連續逆流清洗法鍍件單位面積的清洗水用量應小于50L/m2。以三個鍍層看，用水量宜小于150L/m2。根據鍍件帶出液污染物產生指標的二級標準和用水量(單層鍍50L/m2，三層鍍150L/m2)，理論計算出廢水重金屬質量濃度見表4。

表4 模擬后銅鎳鉻質量濃度

表4 清洗水用量與電鍍清潔生產標準和電鍍污染物排放標準的用水量均有較大縮減，而銅、鎳、鉻離子在廢水中的質量濃度依然較低，如果鍍層數量增加，用水量增加，金屬離子的質量濃度可能更低，與現實電鍍廢水質量濃度不相符。

以每層清洗用水量≤50L/m2為基準，電鍍廢水排放標準用水量相當于十層電鍍清洗用水量;清潔生產標準二級相當6層鍍層用水量。但是用清潔生產二級用水量指標為基準衡量電鍍廢水的污染物排放質量濃度與實際重金屬離子質量濃度偏差很大。要么電鍍企業節水做得好，要么標準用水量太過寬松。

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的標準［7］，電鍍廢水中的金屬質量濃度逐步接近現實和設計規范的推薦值。

新鮮水用量是指消耗新鮮水量與全廠電鍍產品總面積之比(包括進入鍍液而無鍍層的面積)［1］。文獻［8］中的清潔生產評價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，計算出項目新鮮水用量滿足清潔生產二級水平。文獻［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量濃度25mg/L，新鮮水消耗量15000m3;校核鎳帶出液指標 =25mg/L×1240m3÷51982.33m2=0.596g/m2，與文獻數據一致，滿足二級清潔生產要求;用新鮮水用量校核，則末端處理前(混合廢水)鎳離子質量濃度 =25mg/L×1240m3÷15000m3=2.07mg/L，含鎳的綜合廢水經簡單處理即可達標排放或未經處理即可反滲透中水回用，反滲透濃水簡單處理即可達標排放，與規范［5］附錄A中的設計參考值沖突。

3 結論

電鍍企業面臨各種強制性標準和指導性標準約束。在多目標選擇中，必須借助技術、經濟、環境等手段綜合評估，優先滿足排放限值和總量控制，逐步滿足清潔生產標準或其他指標。

面對電鍍廢水排放限值日趨嚴格的形勢，電鍍企業有必要優化新鮮用水量，使進入廢水處理設施的金屬離子能夠滿足化學沉淀法的進水要求，穩定達標，同時滿足中水回用率要求。

電鍍行業各類指標間或多或少存在沖突，生產過程中過渡節水，意味著末端廢水金屬離子質量濃度過高，穩定達標困難，中水回用率較低，無法滿足環保監管要求。

［1］HJ/T 314-2006，清潔生產標準電鍍行業［S］.

［2］GB 21900-2008，電鍍污染物排放標準［S］.

［3］GB 50136-2011，電鍍廢水治理設計規范［S］.

［4］HJ 2002-2010，電鍍廢水治理工程技術規范［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.淺論電鍍行業清潔生產環境評價［J］.環境科學與技術.2009，32(6C):429-432.

［8］楊高英，雷兆武.鍍鎳線清潔生產機會分析［J］.電鍍與精飾，2012，34(8):26-29.