金屬表面處理企業清潔生產審核案例分析

劉毅敏，楊 龍，盛善強，曾慶友

（1.日照市生態環境局莒縣分局，山東日照 276500；2.日照市東港區生態環境保護綜合執法大隊，山東日照 276800；3.日照市生態環境局日照經濟技術開發區分局，山東日照 276800）

0 引言

清潔生產審核是一種新的企業發展理念，將預防污染的思想融入到企業的整個生產過程。清潔生產審核的目標是節省能源、降低原材料消耗、減少污染物的產生量和排放量，使企業實現經濟效益和環境效益的統一[1]。

金屬工件在加工、運輸、存儲以及使用過程中，表面會發生腐蝕、磨損、氧化等，縮短金屬工件使用壽命，造成巨大經濟損失。據統計，每年全球鋼產量的10%由于腐蝕而損失，一些制造產業中有30%的能源直接消耗于摩擦磨損[2]。金屬表面處理工藝是改善金屬材料表面性能、延長使用壽命的有效手段，在現代工業中扮演著不可或缺的角色[3]。在金屬表面處理企業生產過程中實施清潔生產審核，有利于促進企業提高效率，降低能耗、物耗，控制污染物的排放。

1 企業基本情況

某金屬表面處理企業主要生產各類活動扳手等熱冷模具。企業主要生產工藝為模具加工、鍛造、噴砂、研磨、機加工、熱處理、振蕩、電鍍、噴涂、裝配、包裝等。企業生產過程產生的有組織廢氣主要是氬焊廢氣、修模廢氣、噴砂廢氣、研磨廢氣、熱處理廢氣、磷化廢氣、噴涂廢氣、噴涂烘干廢氣、電鍍廢氣（堿霧、氯化氫、硫酸霧、鉻酸霧、氮氧化物）、備用燃氣鍋爐產生的燃燒廢氣及無組織廢氣。

產生的廢水主要是鍛造、機加工、熱處理工序產生的循環冷卻裝置排污水，純水制備產生的反滲透裝置濃水，鍋爐房產生的鍋爐排污水、離子交換反洗水，振蕩工序產生的振蕩廢水，噴涂工序產生的噴涂前處理廢水、磷化廢水，電鍍工序產生的含堿廢水、含酸廢水、含鎳廢水、含鉻廢水和離子交換反洗水，地面清潔廢水以及實驗室廢水。

產生的固廢包括一般工業固廢、危險廢物和生活垃圾。一般工業固廢主要為廢金屬下腳料、振蕩污泥、廢焊絲、廢品、廢一般包裝物、廢砂、廢陶瓷、廢紗布、廢拉刀、生物污泥等。危險廢物主要為廢切削液、廢火花油、廢淬火油、廢防銹油、廢液壓油、鍋爐軟水治理產生的廢樹脂、電鍍污泥、含鎳含鉻廢包裝物、噴涂過程中產生的磷化渣、漆渣、廢沙、廢過濾棉、廢活性炭、廢手套、抹布、廢油漆桶、陽極泥、廢鉛錫板等，以上各類危險廢物除鉛錫板由供應廠家回用外，其他危險廢物經分別收集至專用桶內貯存，由有資質的危險廢物處理單位集中進行安全處置。

2 審核前企業的清潔生產水平評估

將企業的各項生產指標與《電鍍行業 清潔生產評價指標體系》逐項核對可知，企業審核前為國內基本水平（即三級水平），部分限定性指標不能滿足Ⅱ級基準值要求，清潔生產水平仍需要繼續提升。

3 清潔生產目標設置

清潔生產目標設置情況見表1～表3。

表1 重點審核目標

表2 全廠節電目標

表3 全廠節水目標

4 制定可行性清潔生產方案

審核小組通過對企業原輔材料、技術工藝、設備、污染物治理等情況的評估，針對企業現狀提出了可行性的清潔生產方案。

4.1 企業無低費方案情況

企業無低費方案情況見表4。

表4 企業無低費方案

4.2 高費方案情況

高費方案為“C、D 全自動電鍍線三價鉻回收工藝改善”，方案實施情況及經濟、環境效益如下。

4.2.1 方案簡介

隨著市場經濟的發展，鋼材市場、機械加工等行業對電鍍產品需求增加，電鍍業務市場較大。電鍍是制造業的基礎工藝之一，有較強的裝飾性與功能性，具有通用性強、應用面廣等特點。

為進一步做好廠內電鍍加工專業化和污染防治工作，決定對現有C、D 全自動電鍍線進行技術改造，增加三價鉻回收槽以及三價鉻鍍液凈化過濾機，將三價鉻鍍液回收、凈化、吸附、除雜后，回收液回用到三價鉻母槽，減少三價鉻帶出液，降低總鉻排放量，對外排廢水中重金屬鉻離子的量進行消減。

4.2.2 技術評估

對C、D 全自動電鍍線增加三價鉻回收槽以及三價鉻鍍液凈化過濾機，將三價鉻鍍液回收、凈化、吸附、除雜后，回收液回用到三價鉻母槽，減少三價鉻帶出液，降低總鉻排放量。

三價鉻凈化過濾機采用活性炭過濾吸附的方式對三價鉻進行凈化。活性炭是一種很細小的炭粒，有很大的表面積。在其顆粒表面形成一層平衡的表面濃度，再把有機物質雜質吸附到活性炭顆粒內，使用初期的吸附效果很高。但時間一長，活性炭的吸附能力會不同程度地減弱，吸附效果也隨之下降。所以，活性炭應定期清洗或更換。

活性炭的吸附能力和與水接觸的時間成正比，接觸時間越長，過濾后的水質越佳。

活性炭顆粒的大小對吸附能力也有影響。一般來說，活性炭顆粒越小，過濾面積就越大。顆粒狀的活性炭因顆粒成形不易流動，水中雜質在活性炭過濾層中也不易阻塞，其吸附能力強，攜帶更換方便。

4.2.3 環境評估

本方案工藝主要針對C、D 全自動電鍍線鍍鉻工序鉻離子回收進行改進，增加三價鉻回收槽以及三價鉻鍍液凈化過濾機，將鉻系水洗水中的鉻離子過濾凈化，電鍍工序產生的廢水主要為含堿廢水、含酸廢水、含鎳廢水、含鉻廢水和離子交換反洗水。其中，酸堿廢水及離子交換反沖水進入電鍍廢水處理裝置（生產廢水處理站）處理。含鉻廢水經三價鉻回收槽以及三價鉻鍍液凈化過濾機回收處理后，濃度得到有效降低，低濃度廢水回用于水洗工藝，部分外排廢水進入電鍍廢水處理裝置（生產廢水處理站）處理。電鍍廢水處理裝置（生產廢水處理站）處理后的綜合廢水重金屬的排放濃度滿足GB 21900—2008《電鍍污染物排放標準》標準中排放限值要求及排入污水處理廠進水水質要求，并通過市政污水管網進入污水處理廠深度處理，處理后的達標廢水排入下游河流。

方案實施后，電鍍工序鉻元素分析如下：

（1）鍍鉻工序電鍍液的成分見表5。

表5 電鍍液成分

（2）鍍鉻工序金屬鹽的用量見表6，其中硫酸鉻Cr2（SO4）3純度為97%。

表6 主要金屬鹽用量

（3）鍍鉻工序總鉻物料平衡見表7。

表7 總鉻物料平衡 t/a

公司方案實施前外排廢水中鉻離子排放總量為0.311 t/a，增加鉻離子回收機后，外排廢水中鉻離子排放總量為0.276 t/a，可以消減鉻離子0.035 t/a。

（4）此次C、D 全自動電鍍線三價鉻回收工藝改善方案，總投資（I）150 萬元。方案實施后，能夠有效實現重金屬減排，實現電鍍三價鉻和導電鹽的回收利用，可產生經濟效益（P）約44 萬元/年。

年增加現金流量（F）。折舊期（n）：10 年，稅率：16%折舊費（D）=I/n=15 萬元，應稅利潤（T）=P-D=29 萬元，凈利潤（E）=T×（1-16%）=24.36 萬元，年增加現金流量：F=E+D=39.36 萬元，投資償還期（N）=I/F=3.81 年。

凈現值（NPV）：

其中，貼現率按10%計，折舊10 年。

內部收益率（IRR）：NPV1=0.87，i1=22%；NPV2=-0.94，i2=23%。

因此，C、D 全自動電鍍線三價鉻回收工藝改善方案的凈現值NPV 為40.23 萬元≥0，該項目的盈利能力能達到預期盈利水平；此項目靜態投資回收期3.81 年＜行業基準投資回收期10年；內部收益率22.48%＞行業基準收益率10%；因此該項目從經濟評估方面來看是可行的方案。

（5）從上述評估結果來看，該方案技術成熟可靠，環境效益和經濟效益明顯，因此是可行的。

5 審核后企業清潔生產水平

通過清潔生產審核的實施，企業清潔生產綜合評價指數較審核前有所增長，物耗、電耗進一步降低，減少了電鍍生產線鉻系廢水的排放，實現了重金屬三價鉻的減排，消減三價鉻0.035 t/a，同時，在每套濾筒除塵器前增加一套水噴淋，提高研磨廢氣顆粒物的除塵效率，降低了研磨過程廢氣顆粒物帶來的環境污染，經濟、環境效益顯著，審核后公司清潔生產水平為國內先進水平。

6 結束語

隨著環境污染越來越嚴重，清潔生產成為我國工業可持續發展的一項重要策略[4]。本文通過清潔生產審核實例分析，為金屬表面處理行業節能、減排、降低能源與物料消耗、提高生產效率，實現企業健康、持續發展提供較好的參考和借鑒。