关键词：电镀，产污分析，清洁生产 作者：陈凌 (嘉兴职业技术学院生物与环境分院，浙江嘉兴314036) 摘要:电镀企业是重污染行业之一，清洁生产是企业实现循环经济的必要手段，它能从根本上解决资源浪费、环境污染等问题，给企业带来经济效益和环境效益。通过对某电镀企业的整体调研，包括原辅材料与能源、工艺技术与设备、过程控制与管理、废弃物等方面的分析，挖掘企业现有的清洁生产潜力，提出相应的清洁生产方案，并对一些投资较大的清洁生产方案进行了可行性评估。 关键词:电镀;产污分析;清洁生产 中图分类号:TQ153文献标识码:A文章编号:1006－4990(2011)03－0057－03 电镀包括镀硬铬、镀锌、镀镍、镀铜镍铬、仿金等多个镀种。电镀工艺流程长、用水量大，而且所用化学药剂种类多、用量大，因此在电镀过程中产污环节多、污染物种类多、物料损耗多。如果电镀企业想降低生产成本，改变长期以来污染环境的局面，就需要搞好清洁生产。笔者对某电镀企业进行了调研，通过产污环节分析，提出清洁生产方案。 1·电镀工艺流程(见图1)
2·各工序功能及产污分析 1)抛光工序:使用器械对器件表面进行处理，以提高器件的光洁度，主要污染物为含金属粉尘。 2)除油工序:采用电解方式或碱性方式对器件表面进行除油处理，主要污染物为含碱、含油废水。 3)酸洗工序:利用酸去除器件表面的氧化皮、腐蚀钝化膜，主要污染物为含酸、含金属离子废水。 4)预镀铜工序:电解液由氰化亚铜及游离的氰化钠等物质组成，主要污染物为含剧毒氰、含铜废水和含氰废气。 5)镀酸铜工序:镀液成分较为简单、稳定，不需要通风装置，钢铁零件需经预镀铜处理，主要污染物为含酸、含铜废水。 6)镀镍工序:主要污染物为含镍废水、含镍槽脚和废气。 7)回收工序:在电镀之后设置的镀液回收装置。 8)镀硬铬工序:镀液由铬酸、硫酸组成，主要污染物为含铬废水、铬雾废气。 9)钝化工序:使用的化学药剂有铬酐、硝酸、硫酸、碳酸钡等，主要污染物为含铬废水。 10)清洗工序:清洗器件表面带出的残留液，主要污染物为含各类重金属废水。 11)喷漆工序:在器件表面喷上一层保护漆，主要污染物为含有机溶剂废气。12)烘干工序:对喷过漆的器件进行烘干，主要污染物为含有机溶剂废气。 3·各车间存在的问题 3．1镀硬铬一车间、修复车间和模具车间 镀硬铬一车间、修复车间和模具车间工艺技术和设备相同，同时存在如下问题:1)镀硬铬槽设置不合理，主要表现为镀硬铬槽以单槽设置，不利于镀液的回收;另外，槽设置为半地下式，以水泥混泥土浇铸配以耐酸软塑板制成，牢固度差，耐酸软塑板容易老化破裂造成溶液滴漏甚至渗漏污染土壤(应探讨其他材质的镀槽，软塑板应定期更换)。2)镀硬铬工艺为传统工艺，此工艺缺点主要表现在铬酸镀液浓度高、温度高，造成铬酸利用率低;另外，采用传统工艺，电流效率只有13%(可采用加入添加剂的方式来提高电流效率，加入添加剂的镀铬工艺电流效率可达26%)。3)镀硬铬配置的整流电源设备为调压式整流器，这类整流器属于高耗能设备。4)镀液加热采用电加热管，这种加热方式能源消耗较高，而且存在安全隐患(可考虑采用热电厂的蒸汽来加热，既节省成本又安全)。5)镀硬铬时镀液中添加了铬雾抑制剂，但车间内铬雾仍然比较严重。6)清洗方式以手工单槽清洗为主，耗水量大。7)车间内装有电能计量表、水计量表，但没有进行计量核算，形同虚设。8)操作工节约能源、资源和清洁生产意识不强(可通过宣传、教育提高职工的节能意识)。 3．2吊镀手工镀铜镍铬车间 吊镀手工镀铜镍铬生产线布置在二车间、三车间、吊镀铜镍北车间，其中二车间、三车间为镀铜镍铬，吊镀铜镍北车间为仿金。吊镀手工镀铜镍铬生产线存在的问题:1)预镀铜工序采用有氰镀铜工艺，使用剧毒物品，对环境危害较大(应探讨引进无氰镀铜工艺)。2)预镀铜工序缺少废气收集处理装置。3)预镀铜工序缺少回收槽，没有将带出的物料回收。4)镀镍槽后方只设一道回收槽，清洗为单槽清洗，耗水量大，镍流失严重。5)车间内，化工原料及添加剂就放在镀槽旁边，没有妥善保管，有些封口没有封好，有吸潮失效的可能。6)镀槽极棒没有及时清理，结晶较多，电阻较大，电量无效消耗较多。 3．3半自动滾镀铜镍车间 半自动滾镀铜镍车间存在的问题:1)半自动滾镀铜镍车间前处理去油工序不在流水线上，操作工操作时需手工进出槽，镀件清洗随意性大，清洗水浪费严重。2)镀镍槽、氰化镀铜槽后方均缺少回收槽，镀件出缸后直接用水冲洗，造成清洗水浪费严重。没有镀件清洗时，清洗水阀门没有及时关小或关闭，造成清洗水的浪费，地面积水严重。3)氰化镀铜槽上方没有设置排风装置，车间内聚集大量有毒有害气体。4)药剂没有妥善保存，药剂的料桶未加盖保存，易被污染。5)镀镍槽后方没有设置回收槽，清洗为单槽清洗，耗水量大，镍流失严重。 4·清洁生产方案制订 4．1镀硬铬生产线 清洁生产方案:1)淘汰调压式整流器。选用高频开关电源替代目前的调压式整流器。2)镀槽后方设置回收槽。目前除镍槽后方设置回收槽外，各镀槽均未设置回收槽。在各酸、铜、氰化镀铜槽和镀镍槽后方设置回收槽，以减少镀液的带出。3)修复破损地面。对地面破损的地方及时修补，杜绝废水渗漏地下。4)安装废气收集处理装置。在镀铬线、退镀线、前处理区安装废气收集处理设施，铬雾经收集处理后可回收镀液。5)采用三价铬钝化。镀锌线现在为六价铬钝化，六价铬毒性大、环境危害大，可采用毒性小的三价铬钝化。6)含铬废水沉淀后排放。目前镀铬槽含铬废水经处理后直接通过压滤机压滤后排放，排放之前未做沉淀处理。可采用间歇式处理，沉淀后上层水直接排放到综合废水池，其余的经压滤后排放。 4．2手工挂镀铜镍铬生产线 清洁生产方案:1)自动线改造。手工镀铜镍改为自动镀铜镍。2)预镀铜剧毒废物的处理。含氰电镀溶液有剧毒，在镀槽上方加装排风设施，并对废水分流，配备废水处理装置。3)改善车间空气质量。在氰化镀铜槽上方、前处理车间设置排风装置或者加强车间通风性。4)增加酸铜电解回收装置。原工艺对酸铜清洗水未处理，可在酸铜电解槽后方增加电解回收装置，回收清洗水中的铜。5)增加镀槽后回收级数。设置二道回收槽，镀件出缸前在镀槽上停留5～10s，让镀液滴沥回槽，并将出缸镀件放入回收槽中回收一道镀液后再清洗。6)中水回用(膜处理)。将处理后达标排放的水再经膜处理回用于生产线。7)确保电极导电良好。经常清洗阳极、阳极导电铜棒和导电羊角，保证阳极铜棒和阳极间、阴极铜棒和挂具间及羊角间接触电阻尽量小。 4．3半自动滾镀铜镍生产线 清洁生产方案:1)工艺参数调整。全自动流水线未控制镀槽出槽时停留时间，造成镀液滴回不充分。合理设置出槽停留时间，确保镀液充分滴入镀槽。2)安装镍回收装置。自动线镍清洗槽后方安装离子交换的镍回收装置，可回用70%的水和98%的镍。3)改善车间地面积水现象。定期疏通车间污水管道，减少因管道堵塞而造成的积水现象。 4．4全公司 清洁生产方案:1)节约用水改进清洗方式。根据生产加工情况，及时关闭或关小水龙头。将镀后单槽手工清洗改为三级逆流清洗，清洗槽进水方式改为进水用皮管通到距槽体底部10cm左右的高度，使清洗水从槽体下部进入，上部溢流进入下一级槽体内，最后一级最干净的清洗水用管道接入前处理酸洗工序的用水环节。将处理后达标排放的水再经膜处理回用于生产线。2)线路更新改造，降低线损率节约能源。车间、办公区域照明采用节能型T5照明，在吃饭休息时关闭车间大多数照明灯。原车间用电线路布置不合理，与负载不匹配，造成线路老化、发热，线损率已超过国家线损标准。进行线路改造，降低线损率，节约能源。3)定期检验镀液与废水。定期化验镀液，缩短化验镀液的周期，减少镀件的报废。定期对废水处理系统抽样捡测，确保长期稳定达标。4)完善二级计量，推行三级计量考核。原工艺投加电镀药剂时没有计量，凭感觉和经验，不仅影响产品质量而且会增加生产成本。二级计量还不够完善，要进一步完善，同时推行三级计量考核。5)加强原辅材料存放及废弃物管理。加强原辅材料的存放及保管，使用完毕后加盖保存或是扎口保存，进一步完善危险品的储存、领用制度。对垃圾分类存放(可回收、不可回收)。缸脚槽渣、镀液结晶体等杂质建议集中收集，密封存放，定期送给有资质的单位无害化处理或是回收提炼，使之资源化。废酸液及时卖给有资质的厂家回收利用或综合利用。 5·投资较大的清洁生产方案可行性分析 5．1安装废气收集处理装置 安装废气收集处理装置是在镀槽两侧安装铬雾净化回收器和氰雾、酸雾回收处理器。铬雾净化回收器采用凝聚法净化处理铬酸废气。它是通过镀槽两侧的吸风罩将挥发的铬雾吸入收集管，汇集后由收集总管导入回收箱。回收箱根据镀槽总面积测算出风量，再扩大铬雾气体在回收箱中的通风面积，使在回收箱中的酸雾气体风速降至2．5m/s。回收箱中完全填装分水球，增加铬雾在箱体内的阻力及通过的面积，并保证回收箱的通风长度，使铬雾充分凝聚，回收率可达95%以上。通过回收箱已去除绝大部分铬雾的废气再通过碱液喷淋塔然后从风管排岀，确保排出的气体中铬雾净化率达到98%以上。氰雾、酸雾采用湿法填料塔碱液吸收法处理。氰雾、酸雾由槽边吸风罩收集，经收集总管导入二级喷淋净化塔喷淋。氰雾喷淋塔采用含有NaClO、NaOH的吸收液，酸雾喷淋塔采用NaOH吸收液。退镀处安装的酸雾净化器，因采用硝酸退除工艺，含有NOx气体，采用湿法填料塔碱液吸收法，填料塔安装3排喷嘴，酸雾废气经由吸风罩收集后首先进入净化塔下部，进塔后废气由下而上经过3级填料喷淋层，气液得到充分接触，保证废气在塔内停留8s以上。 吸收液使用加有Na2S的NaOH溶液，净化率达95%。综上，该方案在技术上是可行的。 企业为了彻底解决废气污染环境问题，对有废气产生的地方都安装了废气处理装置，一次性投入各类设备资金40万元。通过废气处理装置的安装，每年可减少酸雾排放量21kg、铬雾排放量161．1kg、环己酮排放量18kg。安装废气处理装置是以改善环境为目的，除了收集到的铬雾有回收利用价值外，其他的不会给企业带来经济效益。 5．2安装镍回收装置 在镀镍过程中，在镀件完成镀镍之后要经过回收槽、清洗槽之后方可进入下一道工序，而在清洗过程中造成镍的流失，约有15%的镍通过清洗流至废水中。针对此种情况，企业拟安装镍回收装置，以提高镍的回收率。拟采用的方法为离子交換法，该方法在水处理中使用较为普遍，技术上不存在障碍。 通过该方案的实施，使镍利用率由原来的80%提高到95%以上，水排放量也降低为原来的30%。 企业现有镀镍清洗废水出口3处，该设备采用在线回收，每个出口安装1套设备，共3套，合计一次性投入设备资金9万元。企业年消耗硫酸镍17～20t，以流失15%计，则每年可回收六水硫酸镍约2．55t，硫酸镍价格以5万元/t计，同时水仍可回收利用，扣除各类运营费用3．5万元，年运行费用节省额为9．25万元。该项目在经济上是可行的，值得投资改造。 作者简介:陈凌(1962—)，女，学士学位，副教授，主要研究方向为环境化学。 联系方式:chenlingjx@163．com |
