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清洁生产审核在电镀车间的应用

放大字体  缩小字体发布日期:2012-11-07  浏览次数:681
核心提示:清洁生产审核对建设现代企业,促进企业实现科学管理和节能、降耗、减污、增效等目标效果显著,是电镀企业实现社会、环境与经济效益相统一的有效措施。
 

尚会来1,张雷1,陈龙1,张静蓉2

(1.首都航天机械公司,北京 100076;2.中国环境科学学会,北京100082)

摘要:清洁生产审核对建设现代企业,促进企业实现科学管理和节能、降耗、减污、增效等目标效果显著,是电镀企业实现社会、环境与经济效益相统一的有效措施。介绍了某电镀车间实施清洁生产审核的过程,涉及审核准备,预审核(包括污染源调查,审核重点如镀铬、镀镉和镀镍,以及审核目标的确定等),铬和镍物料平衡的建立,废弃物产生的原因分析,清洁生产方案的建立和筛选(从技术、环境、经济可行性等3个方面进行评估)等方面。实践证明,清洁生产审核的实施使该电镀车间总计产生102.577万元la的经济效益,实现了由末端治理向污染预防和控制的转变,达到了预期目的。

关键词:电镀车间;清洁生产审核;铬;镉;物料平衡;污染防治

中图分类号:X781.1 文献标志码:A

文章编号:1004 - 227X (2012) 09 - 0044 - 04

1前言

电镀是工业上通用性强、使用面广的行业之一,很多工业部门都有电镀厂或车间。由于镀件功能要求各异,镀种、镀液组分、操作方式及工艺条件等种类繁多,相应地带入电镀废水中的污染物也就变得较为复杂。电镀废水中常见的重金属离子有铬、铜、镍、锌、锡、铅、镉、铁等。因此,电镀被列为当今全球三大污染工业之一 [1]。

2003年1月1日实施的《中华人民共和国清洁生产促进法》、2008年颁布的环保部令《关于进一步加强重点企业清洁生产审核的通知》和新修订的《电镀污染物排放标准》(GB 21900-2008),使得电镀企业越来越意识到开展清洁生产审核工作的重要性。尤其是一些老企业,必须加快实施清洁生产审核工作的步伐,实现由末端治理向污染预防和控制转变以及节能、降耗和减污增效,促进电镀企业更好更快的发展。本文以北京某电镀车间实行清洁生产审核过程为例,通过详实的数据,介绍了清洁生产审核在电镀车间的应用状况。

2电镀车间实行清洁生产审核的过程

2.1清洁生产审核的概念

清洁生产审核是指按照一定程序对生产和服务过程进行调查和诊断,找出能耗高、物耗高、污染重的原因,提出减少有毒有害物料的使用、产生,降低能耗、物耗以及废物产生的方案,进而选定技术经济及环境可行的清洁生产方案的过程[2]。

2.2准备工作

清洁生产审核需要许多部门的配合,特别是公司和车间领导的支持。为此,该公司首先成立了清洁生产审核工作领导组,由公司主管环保工作的副总经理、副总工程师和主要职能部门的领导和相关人员组成,下设清洁生产工作小组,由工作小组制定审核计划。此外,公司和车间领导在清洁生产动员大会上向员工宣讲清洁生产工作的目的和意义,使清洁生产审核获得车间所有员工的认可。

2.3预审核

2. 3.1 污染源调查

现场调查发现,该电镀车间生产工艺过程中排放的污染物主要有废水、废气和废渣。废水中的主要污染物有铬、氰、铜、镍、锌、镉等离子及酸碱废水;废气中主要污染物有铬酸雾、氰化物及酸碱废气;废渣主要有危险废物——电镀污泥。表1为该车间电镀废水常规处理效果。从表中可以看出,镍和氰化物超标,废水处理工艺不能稳定达标。

 


 

2.3.2 确定清洁生产审核重点

比较车间各产物环节发现,镀铬、镀镍、镀镉过程为主要产污环节,因此,确定本轮清洁生产审核的重点如表2所示。

 


 

2.3.3 设置清洁生产审核目标

根据表2确定的审核重点,确定本轮清洁生产审核的目标如表3所示。

 


 

2.4建立物料平衡

为了准确判断重点废弃物状况,确定废弃物的数量、成分和去向,对重点环节开展了物料平衡测试工作。

2.4.1 镉的物料平衡

溶液中镉的输入总量为2 800 g,镉阳极输入镉26 000 g,新鲜用水量为62 m3;镀件上的镀层镉质量为20 700 g,电镀面积262 m2,挂具损失了1 870 g,钝化损失了3 400 g,废水排放损失折合1240 g,废气排放损失折合615 g,排放废水53m3。因此镉的物料平衡为:

平衡偏差= [28 300 - (20 700 +1 870+3 400+1 240+ 615)]÷28 300×100%=1.68%。

镉的利用率= 20 700÷28 300×100%= 73.14%。

物料平衡计算结果:镉的平衡偏差=1.68%<5%,

达到了平衡;镉的原料利用率=73.14%;单位产品用

水量为62÷262=0.237 (m3/m2)。

2.4.2 铬的物料平衡

溶液消耗铬酸酐320 kg,输入铬166 400 g,新鲜用水量为540 m3;镀件上的镀层铬重131 760 g,镀件总面积1220 m2,’挂具损失了10 540 g,废气净化器回收6 290 g,铬雾、蒸发损失了.1630 g,废水排放损失折合13 700 g,排放废水460 m3(其中含铬废水185m3),因此铬的物料平衡为:

平衡偏差= [166 400 - (131 760+10 540+6 290+1 630+13 700)]÷166 400×100%=1.49%。

铬的原料利用率= 131 760÷(166 400 -6 290)×100%=82.29%。

物料平衡计算结果:铬的平衡偏差=1.49%<5%,达到了平衡;镉的原料利用率=82.29%;单位产品用水量为540÷ 1 220=0.443 (m3/m2)。

2.5废弃物产生的原因分析

根据物料平衡和测试结果分析,找到了物料流失和废弃物产生的部位及原因:废弃物的产生主要发生在技术工艺、设备、过程控制、管理、员工、原辅材料等环节,为改进方案的提出提供了依据。氰化镀镉和镀铬废弃物(前者为镉离子,后者为铬酸酐)产生的原因详见表4。

 


 

2.6清洁生产实施方案及其筛选

2.6.1 清洁生产方案的产生

根据物料平衡测试结果,清洁生产审核小组从技术、工艺、设备、过程控制、管理、员工、原材料、废弃物、产品等8个方面对废弃物产生的原因进行了分析,汇集了清洁生产方案43项。其中,中/高费方案1 1项,见表5;无/低费方案32项,见表6。对拟选定的中/高费方案从技术可行性、环境效果、经济效果等3个方面进行了分析和评估。

 


 

 


 

2.6.2 清洁生产方案的筛选

通过对以上清洁生产审核方案进行技术、环境和经济的可行性分析,最终确定了32项无/低费方案和9项中/高费方案。以表5中的方案1-镀镍后增加

回收槽为例,从技术可行性、环境可行性和经济可行性3个方面对其进行评估:

(1)技术可行性。从电镀槽出槽后,零件首先进入回收槽清洗。在每一个镀镍槽边增加回收槽回用装置,并配置相应的管道,形成回用系统,将回收的溶液返回到电镀槽中。这是目前电镀企业都采用的回收方法,技术成熟,使用普遍,既能回收,又可清洗零件。

(2)环境可行性。电镀槽后增加回收系统可有效地将镀液回收,通过配置的管道将原镀液回用,提高了金属的利用率,减少了金属的流失,降低了废水的产生量,减轻了重金属的污染。

3)经济可行性。实施中/高费用中的方案1的经济可行性评估见表7。

 


 

评估的标准为投资偿还期。一般认为,中/高费方案在3~5a内其净现值大于零,内部收益率大于或等于基准收益或银行贷款利息,即可认为项目投资可行。从表7可以看出,该项目投资偿还期为3.063 a,<5 a;净现值为2.441 2万元,大于零;内部收益率为28.23%。所以该项目在经济上是可行的。

3清洁生产审核实施效果

3.1无,低费方案实施效果

32项无/低费方案实施后产生如下效益:

(1)减少原材料消耗1 573.5 kg/a,减少化学药品等原材料购置费15 568元/a;

(2)减少新鲜用水量8 661 m3/a,减少水费支出45 870元/a;

(3)减少电能消耗62 223 kW·h/a,减少电费支出52 826元/a;

(4)减少废水产生量969 m3/a,减少处理费9 690元/a;

(5)减少危险废物产生量0.62 t/a,减少危险废物处置费840元/a。32项无/低费清洁生产方案的实施,总计产生12.479 4万元/a的经济效益。

3.2中/高费方案实施效果

已实施的9项中/高费方案产生如下效益:

(1)减少原材料消耗54 500 kg/a,减少化学药品等原材料购置费1 05 550元/a;

(2)减少新鲜用水量12 484 m3/a,减少水费支出48 860元/a;

(3)减少电能消耗267 000 kW·h/a,减少电费支出22 8546元/a;

(4)减少废水产生量5 200 m3/a,减少污染物处理费122 740元/a;

(5)减少危险废物产生量45 t/a,减少危险废物处理费用18万元/a;

(6)减少蒸汽消耗1 794 t/a,减少蒸汽消耗费用215 280元/a。

9项中/高费清洁生产方案的实施,总计产生90.097 6万元/a的经济效益。本轮清洁生产总计产生102.577万元/a的经济效益。

3.3实施清洁生产前后生产指标对比

本轮清洁生产实施前后的生产效益对比见表8。

 


 

3.4实施清洁生产前后生产线对比

通过实施清洁生产审核,不仅节约了资源,而且减少了能源的消耗,降低了污染物的排放,提高了治污水平,更改善了员工的工作环境。图la、b分别为实施清洁生产审核前后的电镀生产线对比。

 


 

4结论

电镀车间实施清洁生产的实践表明,清洁生产对建设现代企业,促进企业科学管理和节能、降耗、减污、增效等方面效果显著,是电镀企业实现社会、环境与经济效益统一的最佳选择,也是工业企业实施可持续发展战略的必由之路。大力推行电镀行业的清洁生产,将会加速我国实现循环经济的步伐。电镀工作者应以长远的眼光对待清洁生产审核,在电镀清洁生产中走出一条创新之路。

参考文献:

[1]贾金平,谢少艾,陈虹锦,电镀废水处理技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2003: 9-15.

[2]钟战铁,翟宝庆,电镀行业清洁生产审核方法探讨[J].材料保护,2007,40 (1): 50-52.

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