鍍鋅工藝污染防治設施效果分析

王 威

（滁州市水和土壤污染防治管理中心（市固體廢棄物管理中心），安徽 滁州 239000）

1 工藝分析

本文以滁州市一家機械加企業(yè)為研究對象。該企業(yè)主要為卡特彼勒、日立等世界知名的工程機械制造商生產(chǎn)各種工程機械配套件，主要產(chǎn)品包括各種結(jié)構(gòu)件、覆蓋件、沖壓件，并涉及沖壓、焊接、脫脂、酸洗、電鍍鋅、電鍍鉻以及鈍化等生產(chǎn)工藝。本文只從電鍍鋅、鈍化角度分析了該企業(yè)污染防治設施的可行性。

1.1 電鍍鋅工藝

加工件首先要進行除油，是采用燒堿（氫氧化鈉）溶液進行除油[1]，除油槽內(nèi)的氫氧化鈉濃度為40 g/L，以去除表面粘附的油脂，然后用自來水清洗，采用三級水洗，逆流水洗（第二級水洗水溢流至第一級清洗槽），時間分別為60 s、30 s、30 s，除油槽液每個月更換一次。接著，進入酸洗工序，清洗后的加工件采用濃度為22%鹽酸溶液進行除銹，常溫操作，金屬表面的鐵銹（鐵的氧化物）和鹽酸發(fā)生反應，時間為60 s，生成鐵的氯化物溶解在溶液中，然后用自來水清洗，采用三級水洗，逆流水洗。酸洗液每三個月更換一次[2]。

處理后的加工件再進入電鍍槽進行電鍍鋅操作，將加工件設置在陰極，鍍件金屬（鋅板）設置在陽極，在通入電流后發(fā)生如下反應：

本項目采用氯化鍍鋅工藝（無氰），在常溫下進行，鍍層厚度為20 μm，電鍍液濃度為60 g/L氯化鋅、200 g/L氯化鉀、30 g/L硼酸、15 g/L光亮劑，電流密度為3～4 A/dm2。電鍍槽液每半年更換一次。

1.2 鈍化工藝

電鍍完成后的加工件用自來水清洗，清洗后進入鈍化工藝。本項目采用氯化鉻鈍化工藝，鈍化液由50 g/l氯化鉻、100 g/l硝酸鈉、3 g/l硝酸鈷、31.2 g/l丙二酸組成。鈍化后的加工件進行水洗，晾干后得到產(chǎn)品。鈍化液每半年更換一次。

2 污染源分析

2.1 廢氣

本項目廢氣污染物主要來自以下幾個方面：機械加工焊接煙塵；前處理線天然氣加熱鍋爐以及烘干產(chǎn)生的天然氣燃燒廢氣；鍍鋅線酸洗廢氣。本文只對鍍鋅酸洗廢氣進行了分析，具體情況詳見表1。

表1 鍍鋅酸洗廢氣有組織廢氣排放情況

2.2 廢水

本項目廢水分為生產(chǎn)廢水和生活廢水。其中，生產(chǎn)廢水有以下幾個來源：前處理廢水、電泳廢水、噴漆廢水、鍍鋅廢水和清下水。本文主要從前處理廢水和鍍鋅廢水兩個方面來分析，具體情況詳見表2。

表2 前處理廢水和鍍鋅廢水排放情況

2.3 固廢

本項目固體廢物分為一般工業(yè)固廢和危險廢物。主要有以下幾個來源：金屬邊角料、廢乳化液、酸洗廢液、鍍鋅廢液，以及廢氣治理產(chǎn)生的廢活性炭和廢水處理產(chǎn)生的污泥。本文主要從鍍鋅廢液，以及槽渣和污水處理污泥兩個方面進行分析，具體情況詳見表3。

表3 鍍鋅工藝固廢產(chǎn)生情況表

3 擬采取的污染防治措施

3.1 廢氣污染防治措施

本項目前處理酸洗和電鍍鋅生產(chǎn)線廢氣揮發(fā)的鹽酸經(jīng)收集后，再經(jīng)過堿液噴淋塔，最后通過15 m高排氣筒達標排放。

3.2 廢水污染防治措施

本項目排水采用“雨污分流”制，對廢水進行分類收集處理，分質(zhì)處理。其中，含鋅廢水單獨預處理，而磷化廢水進入酸洗槽先除鋅再除磷、所有槽液預處理后方可進入處理設施，所有廢水預處理后進入綜合廢水處理設施處理，在達到二級標準后排放。全廠廢水排入泄洪渠，最終排入清流河。

3.3 固廢污染防治措施

本項目產(chǎn)生的各類固體廢物按照種類、處置方式等分類收集、暫存、處置，實現(xiàn)了資源化、無害化處置。并建設了專用的危險廢物貯存庫，其位于污水處理站一側(cè)的一個相對獨立的封閉區(qū)域，且設置了危廢警示標識，有“三防”措施（防風，防揚散，防雨），地面有防滲措施，四周設置裙腳和導流溝；庫內(nèi)有防泄漏的收集井，不同種類的危廢分區(qū)貯存，有明顯隔離物。其中，鍍鋅廢液為液態(tài)采取桶裝方式暫存，槽渣和污水處理污泥均為半固態(tài)，在收集井旁邊采用袋裝方式暫存。

4 污染防治措施可行性分析

4.1 酸洗廢氣防治措施可行性分析

前處理酸洗工段采用22%鹽酸對工件進行清洗，而電鍍鋅工段也采用22%鹽酸進行清洗，以去除表面的鐵銹。同時，設置了集氣裝置，將酸洗廢氣收集后集中排放。本項目使用的酸洗溶液鹽酸濃度較低，揮發(fā)性較小，根據(jù)工程分析計算結(jié)果，前處理酸洗廢氣中氯化氫排放濃度為14 mg/m3，排放速率為0.088 kg/h，滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB 16297-1996）表2中二級標準要求；電鍍鋅酸洗廢氣中氯化氫排放濃度為14 mg/m3，滿足《電鍍污染物排放標準》（GB 21900-2008）中新建企業(yè)大氣污染物排放限值的要求，最后，經(jīng)過堿液噴淋塔并分別通過15 m高排氣筒達標排放[3]。

4.2 廢水防治措施可行性分析

4.2.1 含鋅、含磷廢水處理

（1）磷化廢水、電鍍鋅清洗廢水、電鍍鋅槽廢液、磷化槽廢液（槽液首先在預處理罐中投加石灰預處理，上清液進入集水池）一起進入集水池，首先，進入加藥沉淀池進行除鋅，投加堿液后，發(fā)生如下反應：Zn2++2OH-→Zn（OH）2；然后，再投加PAC（聚合氯化鋁，混凝劑）、PAM（聚丙烯酰胺，助凝劑）等藥劑，使廢水進行沉淀、過濾；最后，廢水再進入加藥沉淀池進行除磷，投加石灰、PAC、PAM等藥劑后，發(fā)生如下反應：2PO43-+3Ca2+→Ca3（PO4）2，廢水進行沉淀、過濾。

（2）上述反應需在堿性條件下進行，但在操作過程中，必須嚴格控制溶液的pH值，因為鋅離子的氫氧化物為兩性化合物，如pH值過高，會重新溶解。其中，鋅離子的最佳沉淀pH值為10～10.5，而磷酸鈣最佳沉淀pH值為10.5～11。因此，加藥沉淀池需加裝pH值自動控制設備，由pH值自動控制設備控制酸堿的投加設備，以此確保廢水的pH值在最佳范圍內(nèi)。然后，投加PAC（聚合氯化鋁，混凝劑）和PAM（聚丙烯酰胺，助凝劑）；而混凝后的廢水進入沉淀池進行固液分離，沉渣進入污泥池進行壓濾固化處理。沉淀池出水進入過濾池，在過濾器前設置管道混合器，根據(jù)需要投加部分藥劑，使水中殘余的污染物進一步反應，再進入過濾器進行過濾，這樣才能使廢水中的磷酸鹽、鋅離子得到更有效的處理。

（3）該設備的處理能力為15 m3/d，而處理后廢水中的主要污染物，鋅和磷的濃度分別在10 mg/L和5 mg/L以下，會與其他生產(chǎn)廢水一起進入生產(chǎn)廢水處理設備。

4.2.2 生產(chǎn)廢水綜合處理

其他生產(chǎn)廢水和預處理后的磷化廢水、電鍍鋅廢水一起進入調(diào)節(jié)池，并采用混凝沉淀+過濾的工藝對生產(chǎn)廢水進行處理，其主要目的是為了進一步去除水中的顆粒狀、膠態(tài)污染物。

4.2.3 綜合廢水處理

（1）預處理后的生產(chǎn)廢水和生活污水進入調(diào)節(jié)池后，采用生化處理設施進行處理，綜合廢水處理階段的主要目的是去除水中有機污染物。

（2）生化階段采用接觸氧化工序。在接觸氧化池中，有機物又被分解成無機物，而無機物被菌種吸收代謝，從而降低了污水中有機物的濃度，使得污水中有機物得到降解。

（3）最后，經(jīng)過接觸氧化的廢水出水中會帶有一定量老化脫離的微生物顆粒和可沉淀懸浮物，經(jīng)自流進入沉淀池。二沉池的污泥回流至生化池或排入污泥池。

（4）混凝沉淀池、沉淀池污泥由手動閥控制其自流進入污泥池。污泥通過隔膜泵泵入板框壓濾機進行污泥脫水處理，其中，干化污泥袋裝后委托有固廢處理資質(zhì)的單位處理，而脫泥廢水回流至集水池中再處理。

4.3 固廢防治措施可行性分析

（1）鍍鋅廢液，主要是指在電鍍鋅工序中產(chǎn)生的無法再利用的電鍍液，其主要成分為重金屬等。雖然，廢電鍍液中的重金屬離子濃度較高，但產(chǎn)生量較小，且可分批少量、分類分質(zhì)進入廠區(qū)污水處理站進行處理，不會對污水處理設施造成負荷沖擊，類比項目企業(yè)，此類做法是可行的。目前，采用分類分質(zhì)、分批進入污水處理站進行處置。

（2）危廢庫符合《危險廢物貯存污染控制標準》（GB 18597-2001）中對危險廢物貯存的要求；設有符合《環(huán)境保護圖形標志-固體廢物貯存（處置）場》（GB15562.2-2020）的識別標志；有集排水和防滲漏設施，符合消防要求，且堆放過程不混放不相容的危險廢物，其中，廢物采用密封貯存容器貯存的，貯存容器有明顯標志。槽渣和污水處理污泥均為半固態(tài)，采用袋裝方式暫存在危險廢物貯存庫，目前，委托安徽超越環(huán)保科技股份有限公司進行處置。

（3）鍍鋅廢液及槽渣和污水處理污泥等固廢均得到了有效的處理處置，不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生明顯影響。

5 結(jié)論

在綜合處理鍍鋅工藝污染物質(zhì)的過程中，主要是利用堿液噴淋進行酸洗廢氣處理，并通過化學氧化和絮凝沉淀等工藝處理電鍍廢水，而鍍鋅廢液則采用分類、分質(zhì)、分批進入污水處理站進行處置，其他危廢交由有資質(zhì)單位進行處置。以上污染物均已滿足相關行業(yè)污染物的排放標準，從而有效促進了鍍鋅行業(yè)工業(yè)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。