楊曉麗
(青島市生態(tài)環(huán)境局平度分局,山東 青島 266700)
電鍍是汽車、電子、機械等行業(yè)領(lǐng)域中提升產(chǎn)品質(zhì)量檔次的重要手段之一,在國民經(jīng)濟中占有重要地位。電鍍行業(yè)主要是配套加工,其中大多數(shù)電鍍企業(yè)規(guī)模較小,管理粗放,整體污染防治水平較低,是重金屬污染防治的重點對象。所以,在實際的污染防治過程中,要積極推進企業(yè)進行整治以及集中入園區(qū),以實行電鍍園區(qū)的規(guī)范管理,同時,要逐步淘汰園區(qū)以外的電鍍企業(yè),這樣才能夠使電鍍行業(yè)的污染防治監(jiān)督以及管理水平有較大的提升。本文以某電鍍工業(yè)園區(qū)內(nèi)的某企業(yè)為例,對電鍍生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要污染物、采取的防治措施以及管理過程出現(xiàn)的問題進行了全面分析,并提出了相應(yīng)的對策方法,以此為電鍍行業(yè)的重金屬污染防治提供一定思路。
電鍍是利用電解作用使金屬或其他材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝,從而起到防止金屬氧化(如銹蝕),以及提高其耐磨性、導(dǎo)電性、反光性、抗腐蝕性(硫酸銅等)和增進美觀等作用。在電鍍時,是以鍍層金屬或其他不溶性材料做陽極,待鍍的工件做陰極,使鍍層金屬的陽離子在待鍍工件表面被還原形成鍍層。在電鍍過程中,為了排除其他陽離子的干擾,且使鍍層均勻、牢固,需應(yīng)用含鍍層金屬陽離子的溶液做電鍍液,以保持鍍層金屬陽離子的濃度不變。在電鍍行業(yè),廢水是最重要的污染防治因素,其次是廢氣和危險廢棄物的處置管理[1]。
某企業(yè)電鍍的種類主要有鍍鋅、鍍裝飾鉻(銅鎳鉻)和鍍銅鎳。在生產(chǎn)過程中,主要包括前處理工序、電鍍工序以及后處理工序。
鍍鋅、鍍鉻、鍍銅鎳的前處理工藝基本相同,產(chǎn)生的污染物成分也基本相同。前處理工藝:金屬件→去油→3-4道水洗→酸洗→3-4道水洗。
(1)超聲波去油是利用超聲波信號發(fā)生器產(chǎn)生的高頻振蕩信號在清洗液中形成的超聲波,以形成“空化效應(yīng)”,當(dāng)氣泡破裂時可形成1 000個大氣壓以上的瞬間高壓,從而對鍍件表面不斷進行沖擊,使工件表面及縫隙中污垢迅速剝落,最終達(dá)到工件表面凈化的目地。
(2)熱脫除油是利用化學(xué)除油劑除去鍍件表面的油污,使鍍件表面清潔,這有利于后面的電鍍工序。一般是使用片堿和去油劑(30%~40%),熱水60~80O ℃,時間為5~10 min,該過程會產(chǎn)生堿霧,廢堿液。
(3)酸洗是利用無機酸的浸蝕和溶解作用,除去工件表面的氧化層,可分為化學(xué)酸洗和電化學(xué)酸洗。一般是根據(jù)金屬制件的材料成份、性質(zhì)、表面狀況、銹蝕程度、電鍍要求等,來選用不同的酸洗方法,該過程會產(chǎn)生酸霧和廢酸液。
(4)水洗是電鍍工藝不可缺少的組成部分,水洗質(zhì)量的好壞對于電鍍工藝的穩(wěn)定性和電鍍產(chǎn)品的外觀、耐腐蝕性等質(zhì)量指標(biāo)有較大影響。水洗主要目的是洗去工件表面殘留的藥液,且每道工序后面都有2~3道逆流漂洗操作和酸洗溶液。通常前處理產(chǎn)生的廢水為綜合廢水。
1.2.1 鍍鋅
該工藝有氯化鉀(酸鋅)和鋅酸鹽(堿鋅)兩種鍍鋅方式,鍍鋅槽配方不同。鍍鋅工藝:鍍鋅(酸鋅/堿鋅)→2道水洗→出光→1道水洗。
(1)氯化鉀酸鋅(酸鋅)鍍鋅鍍液成分主要有Zn2+、氯化鋅、氯化鉀,極板為鋅錠,溫度為常溫。而鋅酸鹽滾鍍鋅(堿鋅)鍍液成分主要有Zn2+、氫氧化鈉、氧化鋅,極板為不溶性鐵板,溫度為常溫。
(2)其水洗產(chǎn)生的廢水為綜合廢水,會產(chǎn)生廢過濾芯和槽渣。
1.2.2 鍍裝飾鉻
生產(chǎn)工藝:為鍍氰銅→3道水洗→鍍酸銅→3道水洗→鍍鎳→3道水洗→鍍鉻→2道水洗。
(1)預(yù)鍍堿銅,鍍液主要成分有氰化亞銅、氰化鈉等,極板為電解銅板,產(chǎn)生氰化氫廢氣,有廢過濾芯、濾渣,水洗后的廢水為含氰廢水。
(2)鍍酸銅,鍍液主要成分有硫酸銅、硫酸等,極板為銅板,產(chǎn)生硫酸酸霧,會有廢過濾芯、濾渣產(chǎn)生,水洗后廢水為綜合廢水。
(3)鍍鎳,鍍液主要成分有硫酸鎳、氯化鎳、光亮劑等,極板為鎳板,會有廢過濾芯、濾渣產(chǎn)生,水洗后廢水為含鎳廢水。
(4)鍍鉻,鍍液主要成分有鉻酐、硫酸等,陽極為鉛。水洗和烘干廢水為含鉻廢水。
1.2.3 鍍銅鎳
生產(chǎn)工藝:鍍氰銅→3道水洗→鍍鎳→3道水洗→鈍化→2道水洗。
(1)鍍氰銅,鍍液主要成分有氰化亞銅、氰化鈉等,極板為電解銅板,產(chǎn)生的廢氣為氰化氫,會有廢過濾芯、濾渣產(chǎn)生,水洗后廢水為含氰廢水。
(2)鍍鎳,鍍液主要成分有硫酸鎳、氯化鎳、光亮劑等,極板為鎳板,會有廢過濾芯、濾渣產(chǎn)生,水洗后廢水為含鎳廢水。
后處理工序一般為鈍化、烘干及成品。
(1)鈍化是為了提高鍍件鍍層的化學(xué)穩(wěn)定性、耐磨性及裝飾性,且鍍鋅鈍化工序是采用三價鉻成品鈍化劑。
(2)烘干是為了去除鍍件表層殘留的水分,以提高鍍件在空氣中的穩(wěn)定性,同時還需要甩干、烘箱/烘道烘干等干燥處理。
(3)鈍化后的水洗、烘干和甩干廢水為含鉻廢水。
(1)在電鍍園區(qū)內(nèi),企業(yè)產(chǎn)生的廢氣需自行安裝污染防治處理設(shè)施,以實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。其中,廢水要分類收集,并分類運輸?shù)綀@區(qū)污水處理廠進行統(tǒng)一處理。而電鍍產(chǎn)生的危險廢棄物,企業(yè)在收集后要定期送至園區(qū)危險廢物暫存間,然后再集中送有處理資質(zhì)的單位進行處置[2]。
(2)在電鍍園區(qū)內(nèi),廢水收集實行雨污分流、生產(chǎn)廢水和生活污水分流,且每個電鍍車間外設(shè)有廢水集水池,池內(nèi)分四格,分別為綜合廢水、含鎳廢水、含氰廢水、含鉻廢水四類。各企業(yè)廢水分類排放相應(yīng)的集水池,再經(jīng)管道進入園區(qū)污水處理站進行統(tǒng)一處理,同時,園區(qū)污水站建有含鉻、含氰、含鎳以及綜合廢水處理系統(tǒng)各1套。
(3)危險廢物暫存間有2處,1處用于存放污泥,1處用于存放企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的危險廢物,這兩處要嚴(yán)格按照危險廢物管理規(guī)定設(shè)置警示標(biāo)志,做到遮陽、防雨,地面防腐、防滲處理。
在某企業(yè)的生產(chǎn)過程中,產(chǎn)生的廢氣有酸堿霧(氯化氫、硫酸霧、堿霧)、氰化氫、鉻酸霧等。其生產(chǎn)工序全線或局部工位設(shè)置四周密閉罩,罩內(nèi)設(shè)置頂吸孔,槽邊設(shè)置側(cè)吸孔,生產(chǎn)時,電鍍表面處理環(huán)節(jié)均處于封閉密閉罩內(nèi),電鍍生產(chǎn)廢氣分別通過側(cè)吸和頂吸進入相應(yīng)專用管道,并分別輸送至各自的凈化塔處理。凈化設(shè)施一般設(shè)有二級凈化,每級設(shè)有填料凈化層和噴淋裝置,且噴淋水霧與酸霧要進行充分接觸,使酸變成液滴落下。電鍍酸性廢氣的凈化原理主要為酸堿中和。凈化塔內(nèi)設(shè)有pH液位自動控制系統(tǒng),以控制加藥量及吸收液酸堿度,凈化塔對于酸霧的去除率可達(dá)到90%以上。而工藝廢氣排放筒高度要大于15 m,并設(shè)置采樣平臺,且排放系統(tǒng)必須達(dá)到良好的排風(fēng)效果。
電鍍過程中產(chǎn)生的危險廢棄物主要包括各類廢液、廢過濾芯、濾渣、廢化工原料包裝等。其中,鍍液價值較高,可循環(huán)使用,但生產(chǎn)過程中一般不產(chǎn)生廢電鍍液,也不需要報廢更換;而生產(chǎn)過程中需要更換的是廢酸堿液、廢鈍化液。廢酸堿液平均每月需更換一次,并收集裝于專門容器內(nèi);鈍化工序的鈍化液一般循環(huán)使用1~2年后才需報廢更換;而槽液產(chǎn)生的廢棄濾芯及槽液渣,一般每半年更換一次,需用專用袋密閉封存。需要注意的是,化學(xué)品的包裝物如瓶、桶、固態(tài)原料內(nèi)的包裝袋等都屬于危險廢物,這些物質(zhì)需按照危險廢物管理要求規(guī)范收集、暫存和處置。
園區(qū)污水站要對含鉻、含氰、含鎳、綜合廢水進行分別處理,且達(dá)標(biāo)后排入城市污水集中處理廠。
2.4.1 含鉻廢水處理
含鉻廢水采用“還原、混凝、沉淀”工藝進行處理,其處理過程是采用pH儀表自動調(diào)節(jié)pH=2.3,以焦亞硫酸鈉為還原劑,用OPR儀表自動調(diào)節(jié)加藥量,將Cr6+還原成Cr3+,再用pH儀表自動調(diào)節(jié)pH=9,使之生成氫氧化鉻沉淀,從而進行固液分離。
2.4.2 含鎳廢水處理
含鎳廢水采用“化學(xué)反應(yīng)、沉淀”工藝進行處理,其處理過程是向污水中投加氫氧化鈉,使之與重金屬離子生成相應(yīng)不溶于水的氫氧化物沉淀,同時投加重金屬捕集劑,增加鎳離子去除效率,以保證系統(tǒng)出水滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.4.3 含氰廢水處理
含氰廢水單獨收集,由管道輸送至含氰廢水調(diào)節(jié)池,均化水質(zhì)、水量后由泵提升至一級反應(yīng)池,泵前投加(濕投)NaOH和NaClO,控制pH值為10.5~11;經(jīng)一級氧化破氰后二次投加NaOH和NaClO,控制pH值為7~8,并分別控制O.R.P(氧化還原電極電位)300~320 mV和600~650 mV,二級氧化破氰后氰已達(dá)標(biāo)的廢水進入綜合廢水處理單元中的配水池。
2.4.4 綜合廢水處理
綜合廢水及處理后的含鉻廢水、含鎳廢水、含氰廢水在綜合廢水收集池匯合后,排入綜合反應(yīng)池1,并加入焦亞硫酸鈉進行還原,然后經(jīng)堿液調(diào)整pH值至8.5,加入PAC/PAM絮凝劑,進入一級沉淀池;而上清液泵入綜合反應(yīng)池2,加入液堿調(diào)整pH值為11,然后加入次氯酸鈉進行氧化反應(yīng),并加入PAC/PAM絮凝劑,進入二級沉淀池;兩級沉淀后,上清液泵回調(diào)節(jié)池,然后經(jīng)砂濾池處理后,廢水經(jīng)市政管道排入城市污水集中處理廠。
2.4.5 污泥處理系統(tǒng)
污水站設(shè)有1臺含鉻污泥壓濾機、1臺含鎳污泥壓濾機、1臺綜合污泥壓濾機,含鎳廢水系統(tǒng)、含鉻廢水系統(tǒng)、綜合廢水系統(tǒng)的污泥分別經(jīng)各自對應(yīng)的壓濾機脫水,截留下來的重金屬固態(tài)物其泥渣含水率在80%左右,經(jīng)自然風(fēng)干進一步縮小體積后,泥餅及時清理,集中外運后妥善處理。其壓濾產(chǎn)生的濾下水分別返回各自對應(yīng)的廢水系統(tǒng)集水池,重新進入各自的污水處理系統(tǒng),避免二次污染。
電鍍企業(yè)要做好電鍍污水的分流、分類收集,杜絕不同性質(zhì)的污水混排,且作業(yè)地面要做到防滲、防腐、無縫,以防止土壤及地下水遭到破壞。若廢水、污水、處理污泥及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣、廢液等暫存場所防滲不當(dāng),會造成滲淋液下滲;廢水收集、處理與排放系統(tǒng)防滲措施不當(dāng)也會造成生產(chǎn)廢水直接下滲;電鍍含鉻廢水、綜合廢水等事故泄露時下滲都可能會污染地下水[3]。因此,對可能造成的地下水污染的環(huán)節(jié),要有針對性地采取控制措施。
(1)建立完善的污、雨水的收集設(shè)施,并對廠區(qū)內(nèi)可能產(chǎn)生污染和泄露下滲的場地進行防滲處理。
(2)對于危險化學(xué)品等溶液的儲存場所進行良好的抗腐、防滲處理,同時在儲存區(qū)周圍進行圍擋。
(3)建設(shè)含鉻廢水和綜合廢水收集池和事故水池,保證非正常、事故狀態(tài)下的污水能收集。
(4)污水處理站內(nèi)的污水輸送均采用管道運輸,各處理池采取防滲防腐措施。
(5)為及時準(zhǔn)確掌握廠區(qū)及園區(qū)周圍地下水環(huán)境污染的控制狀況,要建立地下水監(jiān)控體系,并根據(jù)地下水的流向設(shè)置監(jiān)測井和對照井,并定期進行監(jiān)督監(jiān)測。
(1)廢氣主要包括酸堿霧(氯化氫),經(jīng)集氣裝置收集進入酸霧凈化塔處理。為確保電鍍生產(chǎn)過程中酸霧的有效收集,生產(chǎn)線需設(shè)置密閉罩,以實現(xiàn)電鍍加工在封閉罩體內(nèi)進行。同時,考慮到消防安全,罩體需采用防火材料,封閉罩內(nèi)頂部設(shè)置頂吸、槽邊設(shè)置槽邊孔側(cè)吸等集氣裝置,可對酸霧起到有效收集的作用,從而有效減少無組織排放。
(2)各類廢氣污染物的處理應(yīng)從源頭控制,在前處理酸洗去銹環(huán)節(jié),溶液中要分別添加酸霧抑制劑,酸洗槽、電鍍槽配置蓋板,當(dāng)槽子不工作時要蓋上。同時,采用低溫電鍍工藝代替高溫工藝并加強管理,防止廢氣跑、冒、漏的現(xiàn)象出現(xiàn)。
(1)在危險廢物的處置過程中,要嚴(yán)格規(guī)范落實危險廢物的收集、暫存和運輸,確保危險廢物委托給有資質(zhì)單位進行處置,也要確保各類危廢得到無害化妥善處置。
(2)在收集、貯存、運輸危險廢物時,應(yīng)根據(jù)危險廢物的收集、貯存、處置經(jīng)營許可證核發(fā)的有關(guān)規(guī)定,來建立相應(yīng)的規(guī)章制度和污染防治措施,主要包括危險廢物分析管理制度、安全管理制度、污染防治措施等,并建立健全規(guī)章制度以及操作流程,以確保整個過程安全、可靠。
(3)在危險廢物的收集、貯存、運輸過程中,一旦發(fā)生意外事故,收集、貯存、運輸單位及相關(guān)部門應(yīng)根據(jù)風(fēng)險程度采取有效措施,并設(shè)立事故警戒線,啟動應(yīng)急預(yù)案。若造成事故的危險廢物具有劇毒性、易燃性、爆炸性或高傳染性,應(yīng)立即疏散人群,并請求環(huán)保、消防、應(yīng)急、醫(yī)療、公安等相關(guān)部門支援。同時,要對事故現(xiàn)場受到污染的土壤和水體等環(huán)境介質(zhì)進行相應(yīng)的清理和修復(fù),且在清理過程中產(chǎn)生的所有廢物均應(yīng)按危險廢物進行管理和處置。
(1)為確保園區(qū)內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量,需對建設(shè)項目存在的環(huán)境風(fēng)險隱患進行排查和防范??筛鶕?jù)項目的生產(chǎn)工藝特點以及生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行分析,而突發(fā)事故的原因往往是因為管理不善或操作不當(dāng),有可能會發(fā)生鍍液的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象,甚至?xí)霈F(xiàn)大量泄露情況;而酸、堿、重金屬鹽等在貯運過程中由于碰撞、交通事故等原因會發(fā)生傾覆及泄露的可能;工業(yè)園區(qū)污水處理站出現(xiàn)故障,廢水完全不經(jīng)處理直接排放。
(2)人為因素往往是事故發(fā)生的主要原因,因此,要加強園區(qū)內(nèi)的管理,做好人的工作是預(yù)防事故發(fā)生的重要環(huán)節(jié),要進行操作人員的崗位系統(tǒng)培訓(xùn),要嚴(yán)格按規(guī)程生產(chǎn)操作,同時設(shè)安全員進行巡檢,定期檢查環(huán)保設(shè)施運行情況,防范于未然[4]。
(1)生產(chǎn)車間和操作工間要分布合理,在設(shè)備選型上要采用低噪聲設(shè)備,對于噪聲較大的設(shè)備采取隔聲、減振等措施,使噪聲排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。要建立健全環(huán)保工作規(guī)章制度,明確環(huán)保責(zé)任制及獎懲辦法,要配備環(huán)保設(shè)施專職管理人員,且定期對管理和技術(shù)人員進行培訓(xùn)。還要建立環(huán)保檔案,包括環(huán)評報告書、環(huán)保工程驗收報告、污染源監(jiān)測報告、環(huán)保設(shè)施運行記錄以及其他的環(huán)境統(tǒng)計資料等。
(2)防治“三廢”污染是環(huán)保工作的重中之重,應(yīng)通過環(huán)境管理保證污染防治設(shè)施的穩(wěn)定正常運行。要做好所有環(huán)保設(shè)施與主體設(shè)備的協(xié)調(diào)管理,使污染防治設(shè)施的配備與主體設(shè)備相適應(yīng),并與主體設(shè)備同時運行及檢修,當(dāng)污染防治設(shè)施出現(xiàn)故障時,環(huán)境管理機構(gòu)應(yīng)立即與各部門采取措施,防止污染擴大化。
某縣級市電鍍工業(yè)園已存在多年,但因園區(qū)規(guī)劃開展的時間較早,所以整個園區(qū)的電鍍生產(chǎn)水平和污染物處理技術(shù)水平相對落后,特別是對于非現(xiàn)代電鍍示范區(qū),需要以現(xiàn)代的發(fā)展理念為引導(dǎo),引進先進的電鍍生產(chǎn)技術(shù),督促園區(qū)內(nèi)的企業(yè)在污染治理方面全面升級。
電鍍企業(yè)主要為配套加工企業(yè),大多數(shù)電鍍企業(yè)規(guī)模較小,專業(yè)化程度不高,其工藝水平和生態(tài)環(huán)境保護水平也較低,生產(chǎn)線不能實現(xiàn)自動化管理,企業(yè)管理跟不上。導(dǎo)致部分企業(yè)的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象嚴(yán)重,造成污染物的收集處理不穩(wěn)定。
在電鍍生產(chǎn)過程中,部分企業(yè)存在封閉性差,廢氣得不到有效收集,車間內(nèi)的酸霧無組織排放;廢水收集主要以地面暗溝+明管收集為主;電鍍過程中自動化程度較低,人工干預(yù)多,廢水帶出量就多,少量廢水混排;危險廢物管理不規(guī)范,標(biāo)志不明確,做不到分區(qū)存放,且臺帳不齊全等。
要建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài)電鍍園區(qū),首先其選址規(guī)劃要合理,其次還要考慮到地理位置、氣象條件等因素的影響。此外,由于無組織酸性氣體的排放會對環(huán)境造成一定的不利影響,所以,園區(qū)要位于敏感區(qū)域主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向,要避開居民集中區(qū),同時也要遠(yuǎn)離水源保護區(qū),而園區(qū)的內(nèi)部設(shè)計也應(yīng)根據(jù)主導(dǎo)風(fēng)向來合理布設(shè)各車間,從而最大限度地減少對周邊環(huán)境的不利影響。
在生產(chǎn)過程中,先進的電鍍工藝技術(shù)和設(shè)備水平會直接影響污染物的產(chǎn)生和排放。因此,要逐步淘汰手工電鍍生產(chǎn)線,還要對手工和半自動的電鍍線實施升級改造,以此全面提高設(shè)備的全自動化水平。同時,還要推廣采用科技含量高、能源消耗低、污染輕的新工藝、新技術(shù)。
在電鍍行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改革中,要推動企業(yè)節(jié)能減排、節(jié)水降耗,以及提高電鍍廢水的重復(fù)利用率,促進電鍍行業(yè)整體進行清潔生產(chǎn)。同時,還要倡導(dǎo)發(fā)展鏡面噴鍍、涂覆等電鍍替代工藝,并大力推廣使用低毒、低濃度、低能耗等原材料和能源,從而有效提高該行業(yè)的科學(xué)生產(chǎn)管理水平,降低環(huán)境風(fēng)險隱患[5]。
電鍍車間要提高工藝技術(shù)和裝備水平,就要做到設(shè)備全升級、工藝全自動、生產(chǎn)全封閉、廢氣全收集、廢水全分流,從源頭上減少污染物的無組織排放。同時,還要積極探討電鍍園區(qū)的智能化建設(shè),實現(xiàn)原料購進、生產(chǎn)監(jiān)控、污染處理、廢棄物處置、污染物達(dá)標(biāo)監(jiān)測等信息的集成,以及建立數(shù)字化監(jiān)管平臺。
由于電鍍行業(yè)是高污染行業(yè),所以對環(huán)境影響較大,但集中式的電鍍工業(yè)園可以對電鍍污水實行集中處理,這非常有利于解決電鍍行業(yè)的污染問題。因此,要加快電鍍企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級改造,以及采用先進的廢水處理工藝,并增加廢水處理后的回用量,從而有效減少電鍍行業(yè)重金屬污染帶來的環(huán)境危害,以此推動電鍍企業(yè)和電鍍工業(yè)園的可持續(xù)發(fā)展。