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電鍍加工量與產(chǎn)生的廢水量及廢渣量之關(guān)系
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(guān)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(zhǔn)確地得出它們之間的定量關(guān)系是非常困難的。提出一些計(jì)算思路和方法以及實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果。
關(guān)鍵詞：電鍍加工量;廢水量;廢渣量
中圖分類號：X781.1文獻(xiàn)標(biāo)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(zhǔn)確地得出它們之間的定量關(guān)系是非常困難的。在現(xiàn)有的文獻(xiàn)中很少有關(guān)于這方面的報(bào)導(dǎo)。為了進(jìn)一步做好電鍍污水和廢渣管理工作,促進(jìn)企業(yè)走清潔生產(chǎn)之路,本文以多年來積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和國家標(biāo)準(zhǔn)等文獻(xiàn)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(guān)系進(jìn)行初步的探討。
1電鍍加工量
電鍍廠、點(diǎn)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(zhì)量為單位進(jìn)行計(jì)算。面積單位用dm2或m2,質(zhì)量單位用kg或噸t。
電鍍面積就是計(jì)費(fèi)面積、工作量統(tǒng)計(jì)面積,也可稱為電鍍操作時(shí)計(jì)算電流的面積。不等于電鍍件的實(shí)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(shí)際上就是電鍍件的外表面積乘以一個(gè)大于1的系數(shù),按統(tǒng)計(jì)規(guī)律取1.5。
對于大批量的、比較大的結(jié)構(gòu)件計(jì)算面積不方便,而且大的電鍍件容易求得質(zhì)量和面積的關(guān)系,所以對這類電鍍件都是以質(zhì)量來計(jì)費(fèi)。如大連市大量的托盤、周轉(zhuǎn)箱等中等尺寸鍍鋅電鍍件的質(zhì)量與面積的關(guān)系設(shè)為2dm2/kg。
對于小的電鍍件,質(zhì)量與面積的關(guān)系比較復(fù)雜。一般來說,同等質(zhì)量的電鍍件,厚度越薄,對應(yīng)的面積越大。
2電鍍?nèi)芤簬С隽?/SPAN>
2.1計(jì)算方法
電鍍?nèi)芤簬С隽颗c溶液的性質(zhì)(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(shí)間、掛具設(shè)計(jì)的合理性及電鍍件的形狀等因素有關(guān)。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(jì)算方法:一是按電鍍清潔生產(chǎn)工藝[1]的資源指標(biāo)和污染物產(chǎn)生指標(biāo)(定量指標(biāo))的等級評分標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算;二是按《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)電鍍行業(yè)》(HJ/T314-2006)[2]表1中的數(shù)據(jù)計(jì)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(shí)測數(shù)據(jù)計(jì)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(jì)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(hù)總局頒布的《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)電鍍行業(yè)》(HJ/T314-2006)表1中數(shù)據(jù)為準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算比較合適。
2.2電鍍?nèi)芤簬С隽坑?jì)算
《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)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(shù)指標(biāo):一級指標(biāo)代表國際清潔生產(chǎn)先進(jìn)水平;二級指標(biāo)代表國內(nèi)清潔生產(chǎn)先進(jìn)水平;三級指標(biāo)代表國內(nèi)清潔生產(chǎn)基本水平。在該指標(biāo)要求中,分別對電鍍工藝選擇合理性、電鍍設(shè)備(整流電源、風(fēng)機(jī)、加熱設(shè)施等)節(jié)能要求及節(jié)水裝置、清洗方式、掛具與極杠、設(shè)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(jìn)行了嚴(yán)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(biāo)為:結(jié)合產(chǎn)品質(zhì)量要求,采用了清潔生產(chǎn)工藝。而三級指標(biāo)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(biāo)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(biāo)最大值計(jì)算電鍍?nèi)芤簬С隽?/SPAN>,見表1。
按照《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)電鍍行業(yè)》(HJ/T314-2006),
按照表1中的指標(biāo),如果污水不處理,全部達(dá)標(biāo),則總排水量為:
總排水量C=鍍液帶出量A/排放標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)B(2)
計(jì)算結(jié)果見表2。
1)電鍍廠、點(diǎn)排的污水不是含單一污染物的污水,而是綜合污水,所以計(jì)算排水量時(shí)應(yīng)以生產(chǎn)量最大的鍍種、排水量最大的工序?yàn)闇?zhǔn)計(jì)算。如某廠有大量鍍鋅、少量鍍鉻和鍍鎳生產(chǎn)線,就應(yīng)以鍍鋅生產(chǎn)量為依據(jù),鍍鉻和鍍鎳生產(chǎn)量不用計(jì)算。
2)計(jì)算鍍鋅排水量時(shí)要考慮,鍍鋅生產(chǎn)過程中有鍍鋅和鈍化工序,兩者的
3)以上數(shù)據(jù)是按二級指標(biāo),即國內(nèi)清潔生產(chǎn)先進(jìn)水平計(jì)算的,如果沒達(dá)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(biāo)規(guī)定的用水量,污水不用處理就能達(dá)標(biāo)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(jì)算產(chǎn)生廢渣的依據(jù)。
3按鍍液帶出量計(jì)算泥渣生成量
3.1指標(biāo)要求
根據(jù)表2中各鍍種鍍液帶出量和排水含鍍液量計(jì)算結(jié)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
含鎳廢渣是以氫氧化鎳形式存在,將表3中
含鉻廢渣是以氫氧化鉻形式存在,將表3中
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(yīng)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(zhì)量。另外調(diào)高pH時(shí),使用氫氧化鈉,廢渣量不增加,如果使用石灰石則廢渣質(zhì)量增加。因此,廢渣質(zhì)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(jì)算泥渣生成量
4.1指標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)電鍍行業(yè)》(HJ/T314-2006)表1中資源利用率數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)按二級指標(biāo)計(jì)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(jì)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(zhì)量,g;
m---金屬總質(zhì)量,g;
m2---金屬泥渣質(zhì)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(zhì)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(jì)算可知,每
應(yīng)當(dāng)說明的是,該結(jié)果是在含鋅廢水得到完全處理時(shí)的結(jié)果。實(shí)際上排水中一定含有鋅離子,因此,實(shí)際廢渣量小于計(jì)算的結(jié)果。由表2可知,每
每
每
每
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(shí)際廢渣中含水是非常多的。大部分企業(yè)經(jīng)壓濾機(jī)壓出的濾餅含水率介于70%~90%之間,一般設(shè)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(jì)算的廢渣生成量差別很大。通過企業(yè)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證,以金屬利用率計(jì)算的結(jié)果更貼近實(shí)際。因此,根據(jù)金屬利用率計(jì)算的含水率為80%的廢渣生成量結(jié)果見表6。
6企業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證
1)某外資企業(yè),根據(jù)以上計(jì)算方法計(jì)算的理論排水量、排渣量與實(shí)際量對比見表7、表8。
實(shí)際總排水量比理論計(jì)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(shí)際值在一個(gè)數(shù)量級上,實(shí)際值比理論值大,造成這種情形的原因可能有兩個(gè):一是實(shí)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(jì)算方法計(jì)算的理論排水量、排渣量與實(shí)際量對比見表9。
該企業(yè)有一定管理水平,產(chǎn)品進(jìn)廠大都用計(jì)算機(jī)PROE軟件畫圖,自動計(jì)算面積,所以生產(chǎn)量的數(shù)值是比較準(zhǔn)確的;該企業(yè)污水處理設(shè)施先進(jìn),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(shí)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(guān);而污泥量僅偏大14%,說明計(jì)算方法和實(shí)際比較貼近。如果設(shè)法加強(qiáng)污泥干燥工作,污泥量還能減少。因?yàn)楸菊n題涉及可變因素很多,操作起來將涉及很強(qiáng)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(xiàn)
[1]GB21900-2008,電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].
[2]HJ/T314-2006,清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)電鍍行業(yè)[S].
