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电镀环评中水洗水量的理论计算 
时间:2016-12-09

詹果儿1,王宗雄2,牛朝霞1,沈祥信1

(1.宁波市环境保护科学研究设计院,浙江宁波 315012;  2. 宁波市电镀行业协会,浙江宁波 315199)

摘要:电镀水洗水量平衡的分析与计算是污染物排放浓度与排放总量预测的基础,电镀水洗水量平衡分析一直困扰大多数环境影响评价工作人员对电镀污染物总量输出的预测。由于电镀加工件千差万别,设备的使用方法和清洗方式各不相同,要能准确地得出它们之间的定量关系是非常困难的。通过调研、某电镀企业工程为例,提出一些计算思路和方法以及实际验证结果。

关键词:电镀 水量 计算 环境影响评价 

1 引言

    在电镀生产中,特别是自动化电镀生产中,镀件清洗是很重要的环节。清洗工作,关系到电镀质量和电镀液的正常工作,而清洗方式又关系到清洗水的用量、镀件及挂具带出镀液的回收、以及清洗水的处理等等。水洗水量和镀种的工艺要求、设备的使用方法和清洗方式等有关,然而,据笔者了解,电镀企业水量平衡分析一直困扰着大多数环境影响评价工作人员对水量输入、输出的预测。而目前电镀废水的产排污系数一般是以每平方米计算的,比如《清洁生产标准 电镀行业》(HJ/T314-2006)提供了“单位产品新鲜水用量(t/m2)”和《产排污系数手册》中第九分册中“3460金属表面处理及热处理加工制造业”对各镀种工业废水量提供的产污系数,均是以镀件的表面积进行计算的(吨/平方米-产品)。但上述产污系数,对于环评工作者在具体使用过程中存在两个不利条件:首先,以镀件的表面积进行计算仅能对某电镀企业全厂的用水、排水量进行预测,无法对某条电镀线上的各类废水分类进行预测,由此导致在环境影响评价中难以计算重金属总量,特别是第一类污染物(如总汞、总镉、总铬和六价铬等13种污染物);其次,若企业为电镀加工型企业,则电镀产品复杂多样,产品表面积千差万别,因此难以利用排污系数得出科学的水洗水量、排放量。且当前,我国环境影响评价上岗培训以及环境影响评价工程师职业登记前的相关培训均没有将这一计算过程给予介绍。现笔者结合近年从事有关电镀行业环境影响评价工作的有限实践与经验,结合宁波市电镀行业协会多年来对宁波市内多家电镀企业的调查结果,以及某电镀企业工程为例,进行一些有关电镀企业水洗水量理论计算过程的介绍,提出一些计算思路和方法以及实际验证结果。

2 水洗水量理论计算

2.1现有文献的计算依据

    电镀用水量与镀种的工艺要求、设备的使用方式和清洗方式等有关,如用冷水清洗槽等一般采用连续供水,用热水清洗槽等则采用定期供水。笔者查阅文献得知,我国尚未制定电镀清洗水水质标准和水量计算标准,《现代电镀手册》(下册)第6章“给水与排水”关于电镀水洗水量进行了说明,电镀水洗水量消耗按每小时消耗水槽有效容积数的水来计算,此计算方法可适用于产品不固定的生产线,即环评中的电镀加工型企业。电镀车间清洗槽用水量计算如下:

    小时用水量=槽有效容积×小时换水次数………………………………公式1

    上式中清洗槽用水量用小时换水次数计算,换水次数见表1。

表1清洗槽维持工作用水量相当的小时换水次数[1]

名称

工作温度/℃

不同槽体容积(V)时的换水次数/(次/h)

V≤0.4m3

0.4m3<V≤0.7m3

0.7m3<V≤1.0m3

1.0m3<V≤2.0m3

2.0m3<V≤4.0m3

冷水槽

常温

1~2

1~2

1

0.5~1

0.3~0.5

热水槽

50-90

0.5~1

0.5

0.5

0.3

0.2~0.3

2.2宁波市电镀行业协会多年调查结果

    宁波市电镀行业协会受当地环保部门的委托,参加了电镀企业用水量核算专家咨询会议,会议认为,电镀水洗水量不仅受当地的经济水平、企业的管理方式,还受生产线的产量、代加工零件的复杂程度、镀种、清洗方式、水的回用率、待镀材料和操作工的素质等多种因素的影响。为了更直观地核定电镀企业的水洗水量,行业协会根据多年来对宁波市内多家电镀企业的调查结果,建议采用以下经验数据:

表2电镀企业用水量核算经验数据

序号

镀种

自动线长度(米)

用水量(吨/小时)

1

铜镍铬

<30

1.5

≥30

2

2

吊镀锌

/

1.3

3

塑料电镀自动线

100-150

6

50-100

4

<50

2

4

滚镀镍(多层)

/

0.53

5

滚镀锌(单层)

/

0.61

6

锌合金

/

3.8

7

铝合金

/

4.2

2.3产排污系数确定

    考虑到《现代电镀手册》编写较早,且该手册代表的是全国电镀行业普遍情况,而浙江省电镀行业在2011年根据浙环发[2011]67号文件进行了污染整治,截至发稿日,宁波市电镀企业整治已经基本完成,涉及企业200余家,一定程度上优化了电镀行业产业结构和区域布局,提升工艺装备、污染防治和清洁生产水平,有效削减重金属污染物排放总量,促进电镀行业健康、规范和可持续发展。因此,宁波市电镀企业在节水(普遍采用了多级逆流清洗方式和中水回用等工艺)、设备工艺方面都属于国内先进。

    综上,笔者通过查阅文献、调研电镀企业和专家咨询,对《现代电镀手册》(下册)提供的计算系数进行修正,建议电镀环评中水洗水量的理论计算可采取表3的计算系数,水洗废水产生量可按照新鲜水用量的90%计,槽有效容积按照清洗槽容积的90%计。

表3电镀水洗水量理论计算建议系数

名称

工作温度/℃

不同槽体容积(V)时的换水次数/(次/h)

V≤0.4m3

0.4m3<V≤0.7m3

0.7m3<V≤1.0m3

1.0m3<V≤2.0m3

2.0m3<V≤4.0m3

冷水槽

常温

0.333~0.667

0.333~0.667

0.333

0.167~0.333

0.1~0.167

热水槽

50-90

0.167~0.333

0.167

0.167

0.1

0.067~0.1

3 工程实例验证

    某电镀企业主要从事门窗铰链、插销、锁、门把手等五金件的电镀加工,属于电镀加工型企业。该企业劳动定员80人,一班制生产,每班8个小时,年工作约300天,采用间歇逆流清洗方式。该电镀企业根据《关于电镀行业污染整治有关事项的通知》(甬环整办函[2011]3号)、《关于进一步规范电镀行业污染整治验收工作有关事项的通知》(甬环发[2012]28号),完成了行业污染综合整治工作。经整改后,企业共有17条全自动电镀生产线,包括:5条吊镀铜镍铬全自动线、4条滚镀铜镍全自动线和1条硬铬全自动线等,镀槽容积共764.003m3。笔者随机选取吊镀铜镍铬、滚镀铜镍和硬格全自动电镀线各一条进行电镀水洗用水量的预测和验证,上述三条电镀线各槽统计情况见表4。

表4某电镀企业电镀线各槽统计情况一览表

生产线编号

镀种

自动化程度

镀槽(以单条电镀线计)

单个槽体容积(m3

名称

数量

尺寸(m)

1#

吊镀铜镍铬

全自动

除油

2

2

0.75

1.5

2.25

清洗

1

2

0.6

1.5

1.8

除油

1

2

0.9

1.5

2.7

清洗

2

2

0.75

1.5

2.25

活化

2

2

0.75

1.5

2.25

清洗

3

2

0.75

1.5

2.25

氢化铜

2

2

0.9

1.5

2.7

清洗

2

2

0.75

1.5

2.25

活化

1

2

0.6

1.5

1.8

清洗

2

2

0.75

1.5

2.25

酸铜

4

2

0.9

1.5

2.7

回收

1

2

0.6

1.5

1.8

清洗

3

2

0.75

1.5

2.25

镀镍

3

2

0.9

1.5

2.7

回收

1

2

0.6

1.5

1.8

清洗

3

2

0.75

1.5

2.25

镀铬

1

2

0.9

1.5

2.7

回收

1

2

0.6

1.5

1.8

清洗

4

2

0.75

1.5

2.25

2#B

滚镀铜镍

全自动

除油

3

0.85

0.85

1.1

0.79

清洗

1

0.85

0.7

1.1

0.65

电解

1

0.85

0.7

1.1

0.65

清洗

2

0.85

0.7

1.1

0.65

酸洗

1

0.85

0.7

1.1

0.65

清洗

2

0.85

0.7

1.1

0.65

氰活化

1

0.85

0.7

1.1

0.65

镀铜

5

0.85

0.85

1.1

0.79

回收

1

0.85

0.7

1.1

0.65

清洗

2

0.85

0.7

1.1

0.65

活化

1

0.85

0.7

1.1

0.65

清洗

1

0.85

0.7

1.1

0.65

镀镍

10

0.85

0.85

1.1

0.79

回收

1

0.85

0.7

1.1

0.65

清洗

2

0.85

0.7

1.1

0.65

4#A

镀硬铬

全自动

化学脱脂

1

3

0.5

1.5

2.25

电解脱脂

1

3

0.7

1.5

3.15

清洗

3

3

0.5

1.5

2.25

反刻

1

3

0.7

1.5

3.15

乳白铬

10

3

0.9

1.5

4.05

清洗

3

3

0.5

1.5

2.25

硫酸活化

1

3

1

1.5

4.5

清洗

3

3

0.5

1.5

2.25

镀亮铬

11

3

0.9

1.5

4.05

回收

3

3

0.5

1.5

2.25

清洗

2

3

0.5

1.5

2.25

    某电镀企业采用间歇逆流清洗方式,当末级水洗槽废水浓度达到设定浓度时,逆流逐级全部换水或部分换水,第一级水洗槽废水设置了中水回用,基本工艺流程如下图:

图1某电镀企业采用的间歇逆流清洗工艺流程图

    根据式1和表3关于电镀水洗水量理论计算系数,预测某电镀企业各镀种各水洗槽用水、排水情况见表5。

表5某电镀企业电镀线各水洗槽用水、排水预测情况

序号

生产线编号

镀种

自动化程度

前道工序名称

水洗水量(吨/天)

废水产生量(吨/天)

备注

1

1#

吊镀铜镍铬

全自动

除油

3.784

3.406

含油废水

活化

3.24

2.92

酸碱废水

氰铜槽

1.62

1.46

含氢废水

酸铜

1.62

1.46

含铜废水

镀镍

1.62

1.46

含镍废水

镀铬

1.62

1.46

含铬废水

小计

13.504

12.166

/

2

2#B

滚镀铜镍

全自动

除油

3.117

2.805

含油废水

酸洗活化

3.117

2.805

酸碱废水

镀铜

1.558

1.402

含铜废水

镀镍

1.558

1.402

含镍废水

小计

9.351

8.416

/

3

4#A

硬铬线

全自动

除油脱脂

1.62

1.46

含油废水

活化

1.62

1.46

酸碱废水

镀铬

3.24

2.92

含铬废水

小计

6.48

5.83

/

    某电镀企业新鲜水目前已经达到二级计量网络,每条电镀线上均配备了水表,现将理论预测的水洗水量与实际用水量的对比情况列于下表。

表5某电镀企业电镀线理论与实际用水量对比一览表(单位:吨/天)

序号

生产线号

镀种

预测水洗水量

实际用水量

误差

D1

D2

D3

平均

1

1#

吊镀铜镍铬

13.50

13.8

14.2

13.7

13.9

-0.40(2.96%)

2

2#B

滚镀铜镍

9.35

9.2

9.4

9.1

9.2

+0.15(1.60%)

3

4#A

硬铬线

6.48

6.5

6.6

6.7

6.6

-0.12(1.85%)

    根据表5显示:按照表3确定的电镀水洗水量计算系数,经公式1理论预测出1#吊镀铜镍铬、2#B滚镀铜镍和4#A硬铬线水洗水量分别为13.50t/d、9.35t/d和6.48t/d;通过水表抄录上述电镀线实际水洗用水量(均值)分别为13.9t/d、9.2t/d和6.6t/d;经验证,理论计算的电镀水洗用水量误差控制在3%之内。

4 结语

    1)电镀水洗水量不仅受当地的经济水平、企业的管理方式,还受生产线的产量、代加工零件的复杂程度、镀种、清洗方式、水的回用率、待镀材料和操作工的素质等多种因素的影响,要能准确地得出它们之间的定量关系是非常困难的。

    2) 笔者通过查阅文献、调研电镀企业和专家咨询,对《现代电镀手册》(下册)提供的计算系数进行修正,建议电镀水洗水量的理论计算系数可参照表3,废水产生量可按新鲜水用量的90%计,槽有效容积按照清洗槽容积的90%计。

    3) 按照表3的计算系数和公式1理论预测了1#吊镀铜镍铬、2#B滚镀铜镍和4#A硬铬线水洗水量,分别为13.50t/d、9.35t/d和6.48t/d;经验证,理论计算的电镀水洗用水量误差控制在3%之内。

    4)本文所提供的电镀企业水洗水量理论计算思路和方法,对类似电镀企业的环境影响评价有参考意义,可为后续重金属总量控制的预测奠定基础;同时也是一次探索环评理论与技术的有益实践和经验的总结。本文的目的是通过对电镀企业水洗水量的计算和探讨为相关行业在进行环境影响评价工程分析时提供一些思路;本文只起抛砖引玉的作用,肯定还有许多错误甚至是谬论,敬请同行参与讨论或批评指正。

参考文献:

[1] 沈品华.现代电镀手册.下册[M] 北京:机械工业出版社,2011.5:17-98.

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