電鍍加工量與產(chǎn)生的廢水量及廢渣量之關系

【簡介】

王克和

(大連市表面工程協(xié)會,遼寧大連　116013)　

摘要：電鍍加工量和電鍍過程中產(chǎn)生的廢水量及廢渣量有著直接關系,但是由于電鍍加工件千差萬別,電鍍工藝及污水處理方法各不相同,要能準確地得出它們之間的定量關系是非常困難的。提出一些計算思路和方法以及實際驗證結果。

關鍵詞：電鍍加工量;廢水量;廢渣量

中圖分類號：X781. 1　　　文獻標識碼：B

文章編號：1001-3849(2010)06-0040-05　

引　言

以電鍍加工量推算電鍍過程中產(chǎn)生的廢水量及廢渣量,對于電鍍污染物控制與治理十分有利。但是由于電鍍加工件大小、形狀千差萬別;電鍍工藝、流程、零件清洗方法、污水處理方法、添加藥品、污泥脫水方法各不相同,所以準確地得出它們之間的定量關系是非常困難的。在現(xiàn)有的文獻中很少有關于這方面的報導。為了進一步做好電鍍污水和廢渣管理工作,促進企業(yè)走清潔生產(chǎn)之路,本文以多年來積累的實踐經(jīng)驗和國家標準等文獻資料為依據(jù),對電鍍加工量與產(chǎn)生的廢水量、廢渣量之間的關系進行初步的探討。

1　電鍍加工量

電鍍廠、點對電鍍(含其他表面處理)的加工量一般以電鍍面積或鍍件質量為單位進行計算。面積單位用dm2或m2,質量單位用kg或噸t。

電鍍面積就是計費面積、工作量統(tǒng)計面積,也可稱為電鍍操作時計算電流的面積。不等于電鍍件的實際表面積。由于電鍍件形狀及大小不同,一般只能在電鍍件的外表面、端面和一部分內(nèi)表面鍍上鍍層。所以電鍍面積實際上就是電鍍件的外表面積乘以一個大于1的系數(shù),按統(tǒng)計規(guī)律取1. 5。

對于大批量的、比較大的結構件計算面積不方便,而且大的電鍍件容易求得質量和面積的關系,所以對這類電鍍件都是以質量來計費。如大連市大量的托盤、周轉箱等中等尺寸鍍鋅電鍍件的質量與面積的關系設為2 dm2/kg。

對于小的電鍍件,質量與面積的關系比較復雜。一般來說,同等質量的電鍍件,厚度越薄,對應的面積越大。

2　電鍍?nèi)芤簬С隽?/SPAN>

2. 1　計算方法

電鍍?nèi)芤簬С隽颗c溶液的性質(如溶液的黏度)、生產(chǎn)方式(自動線與手動線)、電鍍件在電鍍槽上停留時間、掛具設計的合理性及電鍍件的形狀等因素有關。電鍍件的形狀千差萬別,帶出的電鍍?nèi)芤毫恳膊煌Ｆ桨鍫铍婂兗С鋈芤合鄬ψ钌?/SPAN>;帶內(nèi)腔的、尤其是帶盲孔內(nèi)腔的電鍍件帶出溶液最多。電鍍?nèi)芤簬С隽坑腥N計算方法:一是按電鍍清潔生產(chǎn)工藝[1]的資源指標和污染物產(chǎn)生指標(定量指標)的等級評分標準計算;二是按《清潔生產(chǎn)標準電鍍行業(yè)》(HJ/T314-2006)[2]表1中的數(shù)據(jù)計算;三是按大連市電鍍行業(yè)2006年20家清潔生產(chǎn)審核中物料平衡中的實測數(shù)據(jù)計算。(這里的鍍液帶出量是電鍍件直接從鍍槽中帶出的量)。按照這三種不同方法計算出的電鍍?nèi)芤簬С隽坎罹噍^大,數(shù)據(jù)分散。因此以國家環(huán)境保護總局頒布的《清潔生產(chǎn)標準電鍍行業(yè)》(HJ/T314-2006)表1中數(shù)據(jù)為準進行計算比較合適。

2. 2　電鍍?nèi)芤簬С隽坑嬎?/SPAN>

2. 2. 1指標要求

《清潔生產(chǎn)標準電鍍行業(yè)》(HJ/T314-2006)給出了電鍍行業(yè)生產(chǎn)過程清潔生產(chǎn)水平的三級技術指標:一級指標代表國際清潔生產(chǎn)先進水平;二級指標代表國內(nèi)清潔生產(chǎn)先進水平;三級指標代表國內(nèi)清潔生產(chǎn)基本水平。在該指標要求中,分別對電鍍工藝選擇合理性、電鍍設備(整流電源、風機、加熱設施等)節(jié)能要求及節(jié)水裝置、清洗方式、掛具與極杠、設備泄漏防范措施、生產(chǎn)作業(yè)地面及污水系統(tǒng)防腐防滲措施及鍍層金屬原料綜合利用率等方面進行了嚴格的規(guī)定。例如:在電鍍工藝選擇合理性方面,一級及二級指標為:結合產(chǎn)品質量要求,采用了清潔生產(chǎn)工藝。而三級指標為:淘汰了高污染工藝。而對于清洗方式一級、二級及三級的指標要求均為:根據(jù)工藝選擇淋洗、噴洗、多級逆流漂洗及回收或槽邊處理的方式及無單槽清洗等方式。

按二級指標最大值計算電鍍?nèi)芤簬С隽?/SPAN>,見表1。

按照《清潔生產(chǎn)標準電鍍行業(yè)》(HJ/T314-2006), 1m2鍍層新鮮水用量為0. 3 t。

2. 2. 2鍍液帶出量計算

按照表1中的指標,如果污水不處理,全部達標,則總排水量為:

總排水量C=鍍液帶出量A/排放標準B(1)

如果按新鮮水用量定排水量,則排水中鍍液量為:

排水中含鍍液量E=按新鮮水用量定排水量D×排放標準B (2)

計算結果見表2。

2. 2. 3說　明

1)電鍍廠、點排的污水不是含單一污染物的污水,而是綜合污水,所以計算排水量時應以生產(chǎn)量最大的鍍種、排水量最大的工序為準計算。如某廠有大量鍍鋅、少量鍍鉻和鍍鎳生產(chǎn)線,就應以鍍鋅生產(chǎn)量為依據(jù),鍍鉻和鍍鎳生產(chǎn)量不用計算。

2)計算鍍鋅排水量時要考慮,鍍鋅生產(chǎn)過程中有鍍鋅和鈍化工序,兩者的1m2鍍層排水量:鍍鋅是0. 16 t、鈍化是0. 26 ,t那么就取鍍鋅鈍化的0. 26t來計算。

3)以上數(shù)據(jù)是按二級指標,即國內(nèi)清潔生產(chǎn)先進水平計算的,如果沒達到該水平,數(shù)據(jù)還要變大。

4)從表2中可以看出鍍鋅和鈍化工藝C值小于D,按國標規(guī)定的用水量,污水不用處理就能達標排放;而其它工藝C值大于D,則A-E=F, F是要處理的帶出溶液的量,也是計算產(chǎn)生廢渣的依據(jù)。

3　按鍍液帶出量計算泥渣生成量

3. 1　指標要求

根據(jù)表2中各鍍種鍍液帶出量和排水含鍍液量計算結果,可以求得需處理的鍍液量,繼而求得泥渣生成量。各鍍種需處理的鍍液量列于表3。

3. 2　單位電鍍面積廢渣和廢水生成量

由于含銅廢渣是以氫氧化銅形式存在,將表3中1. 8 g/m2銅換算為氫氧化銅為2. 76 g/m2。因此,每1m2鍍銅件會產(chǎn)生2. 76g無水氫氧化銅廢渣和0. 3t達標含銅廢水。

含鎳廢渣是以氫氧化鎳形式存在,將表3中0. 33g換算為氫氧化鎳為0. 52g。因此,每1m2鍍鎳件會產(chǎn)生0. 52g無水氫氧化鎳廢渣和0. 27 t達標含鎳廢水。

含鉻廢渣是以氫氧化鉻形式存在,將表3中3. 78g鉻換算為氫氧化鉻為7. 49 g。因此,每1m2鍍鉻件會產(chǎn)生7. 49g無水氫氧化鉻廢渣和0. 24 t達標含鉻廢水。

需要說明的是,處理含Cr(Ⅵ)的電鍍廢水,首先要加還原劑將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)。如果以亞硫酸氫鈉為還原劑,雖然其投料量很大,是Cr(Ⅵ)的4倍,但其反應產(chǎn)物溶于水,不增加廢渣量。如果以鐵粉或用電解(鐵板)法還原Cr(Ⅵ),廢渣量就要增加氫氧化鐵的質量。另外調(diào)高pH時,使用氫氧化鈉,廢渣量不增加,如果使用石灰石則廢渣質量增加。因此,廢渣質量需考慮還原劑和pH調(diào)節(jié)劑的影響。

4　按金屬利用率計算泥渣生成量

4. 1　指標要求

在電鍍工藝中,金屬的資源利用率即為形成金屬鍍層的部分,其余部分視為含金屬的廢渣。根據(jù)該原理,以《清潔生產(chǎn)標準電鍍行業(yè)》(HJ/T314-2006)表1中資源利用率數(shù)據(jù)為基礎按二級指標計算泥渣生成量,資源利用率(η)數(shù)據(jù)見表4。

因此,可以用以下公式計算泥渣生成量。

m1=V·ρ=A·δ·ρ(1)

m=m1/η(2)

m2=m(1-η)= S·δ·γ·(1-η) /η(3)

式中:m1———金屬鍍層質量, g;

m———金屬總質量, g;

m2———金屬泥渣質量, g;

V———金屬鍍層體積, cm3;

A———金屬鍍層面積,m2;

δ———金屬鍍層厚度,μm;

ρ———金屬的質量密度, g/cm3;

η———金屬資源利用率。

4 . 2　單位電鍍面積廢渣和廢水生成量由式3和表4數(shù)據(jù)計算可知,每1m2鍍鋅件產(chǎn)生14. 34g含鋅廢渣,由于含鋅廢渣是以氫氧化鋅形式存在,換算為氫氧化鋅為21. 8g。因此,每1m2鍍鋅件會產(chǎn)生21. 8g無水氫氧化鋅廢渣。

應當說明的是,該結果是在含鋅廢水得到完全處理時的結果。實際上排水中一定含有鋅離子,因此,實際廢渣量小于計算的結果。由表2可知,每1m2鍍鋅件會產(chǎn)生并排放0. 3 t含鋅和Cr(Ⅵ)的廢水,其中鋅0. 6g,換算成氫氧化鋅為0. 9g。因此,每1m2鍍鋅件會產(chǎn)生20. 9g無水氫氧化鋅廢渣和0. 3 t達標的含鋅和Cr(Ⅵ)廢水。

每1m2鍍銅件產(chǎn)生22. 35g含銅廢渣。由于含銅廢渣是以氫氧化銅形式存在,換算氫氧化銅為33. 58g。因此,每1m2鍍銅件會產(chǎn)生33. 58g無水氫氧化銅廢渣和0. 3 t達標的含銅廢水。

每1m2鍍鎳件產(chǎn)生3. 87g含鎳廢渣。由于含鎳廢渣是以氫氧化鎳形式存在,換算氫氧化鎳為5. 69g。因此,每1m2鍍鎳件會產(chǎn)生5. 69g無水氫氧化鎳廢渣和0. 27 t達標的含鎳廢水。

每1m2鍍鉻件產(chǎn)生11. 3g含鉻廢渣。由于含鉻廢渣是以氫氧化鉻形式存在,換算為氫氧化鉻為22. 15g。因此,每1m2鍍鉻件會產(chǎn)生22. 15g無水氫氧化鉻廢渣和0. 24 t達標的含鉻廢水。仍需考慮還原劑和pH調(diào)節(jié)劑對廢渣生成量的影響。

5　討　論

表5給出了各鍍種鍍液帶出量、排水量和廢渣生成量。

需要說明的是,表9列出的廢渣量是干渣的量,實際廢渣中含水是非常多的。大部分企業(yè)經(jīng)壓濾機壓出的濾餅含水率介于70%~90%之間,一般設廢渣含水率為80%。

由表5可以看出,根據(jù)鍍液帶出量和金屬利用率計算的廢渣生成量差別很大。通過企業(yè)實際運行數(shù)據(jù)驗證,以金屬利用率計算的結果更貼近實際。因此,根據(jù)金屬利用率計算的含水率為80%的廢渣生成量結果見表6。

6　企業(yè)運行數(shù)據(jù)驗證

1)某外資企業(yè),根據(jù)以上計算方法計算的理論排水量、排渣量與實際量對比見表7、表8。

實際總排水量比理論計算值偏大,這可能是由于企業(yè)在清洗工序中存在差異所致;排渣量理論值與實際值在一個數(shù)量級上,實際值比理論值大,造成這種情形的原因可能有兩個:一是實際污泥含水率高;一是污水處理過程中加鐵鹽過多。

2)某內(nèi)資企業(yè),根據(jù)以上計算方法計算的理論排水量、排渣量與實際量對比見表9。

該企業(yè)有一定管理水平,產(chǎn)品進廠大都用計算機PROE軟件畫圖,自動計算面積,所以生產(chǎn)量的數(shù)值是比較準確的;該企業(yè)污水處理設施先進,管理到位,處理效果較好,成本較低。由表9可以看出,排水量理論值和實際值是同一數(shù)量級,污水量偏大65%,可能與企業(yè)精心做好污水處理工作有關;而污泥量僅偏大14%,說明計算方法和實際比較貼近。如果設法加強污泥干燥工作,污泥量還能減少。因為本課題涉及可變因素很多,操作起來將涉及很強的政策性,由于作者水平有限,本文只是拋磚引玉,提出了一些解答問題的思路。希望同行批評、指正。

參考文獻

[1]　GB 21900-2008,電鍍污染物排放標準[S].

[2]　HJ/T314-2006,清潔生產(chǎn)標準電鍍行業(yè)[S].