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    1電鍍廢水的含義

    電鍍廢水應(yīng)是電鍍生產(chǎn)中整個(gè)作業(yè)工序、整個(gè)作業(yè)場所排出的含有毒有害物用水的總稱。它包括鍍前處理、電鍍后清洗、鍍后處理、地坪流水、未經(jīng)回用而混入的設(shè)備冷卻水等。

    2零排放的含義

    零排放意味著“無排放”。假若真的能實(shí)現(xiàn)廢水的零排放,則電鍍廠點(diǎn)、工業(yè)園區(qū)就不允許設(shè)排污口。因此,電鍍廢水只能做到少排放、微排放。

    3鍍后清洗水的減排、回收問題

    清洗是一門技術(shù)。這門技術(shù)涉及到清洗槽的科學(xué)合理設(shè)計(jì)與研究不同串、并聯(lián)清洗方式下的清洗方程式,以尋求用最少量的水達(dá)到最佳的清洗效果。

    3.1多級動(dòng)態(tài)逆流漂洗

    3.1.1多級動(dòng)態(tài)逆流漂洗的節(jié)水效果

    所謂多級動(dòng)態(tài)逆流漂洗具有三個(gè)特征:其一,清洗槽不是單槽,工件要經(jīng)過一級又一級的多道清洗;其二,清洗水不是靜止不動(dòng)而是在串聯(lián)的多個(gè)清洗槽中,從末級清洗槽供水,從首級清洗槽排水;其三,被清洗工件的走向與水流方向相反,是逆向運(yùn)動(dòng)的。

    用不同清洗方式下的清洗方程式進(jìn)行計(jì)算,發(fā)現(xiàn)在達(dá)到相同的清洗效果時(shí),二級動(dòng)態(tài)逆流漂洗所需用水量約為單槽清洗的3.1%,而三級動(dòng)態(tài)逆流漂洗用水量僅約為單槽清洗的1%。

    多級動(dòng)態(tài)逆流漂洗雖不能實(shí)現(xiàn)清洗水的零排放,但三級逆流動(dòng)態(tài)漂洗已具明顯的節(jié)水效果。為此,一段時(shí)間內(nèi)曾欲廣泛推廣三級動(dòng)態(tài)逆流漂洗,但至今也未能推廣開來。

    3.1.2實(shí)施三級動(dòng)態(tài)逆流漂洗的困難性雖然三級動(dòng)態(tài)逆流漂洗節(jié)水效果十分明顯,但在具體實(shí)施上存在很大困難。

    (1)手工作業(yè)

    電鍍工藝從鍍前處理到鍍后處理的整個(gè)工序完成,要經(jīng)過多道清洗。假若將每道清洗從單槽清洗改為三級漂洗,手工作業(yè)時(shí)生產(chǎn)線會(huì)拉得非常長,距離非常遠(yuǎn);且上下提升的清洗工作量為單槽清洗時(shí)的3倍,增加了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。因此,操作工人很難堅(jiān)持三級逆流漂洗,單槽清洗又回潮。

    (2)自動(dòng)線生產(chǎn)

    用微機(jī)控制的全自動(dòng)生產(chǎn)線,雖然操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度增加不大,但多級動(dòng)態(tài)逆流漂洗仍使自動(dòng)線拉得很長,不但生產(chǎn)線一次性投資增加,而且生產(chǎn)周期拉長,生產(chǎn)效率降低。效率降低則違背了搞自動(dòng)線的目的。對龍門式行車,可以用幾臺行車接力工作以提高效率,對壓板式環(huán)行線則無法進(jìn)行。另外,占地面積大也是一大問題。采用多級動(dòng)態(tài)逆流漂洗占用場地大,高昂的房租費(fèi)用是難以承受的。

    于是在單槽清洗的節(jié)水上下功夫。如條件許可,采用噴霧、噴淋清洗,對清洗槽加裝水表計(jì)量并配合獎(jiǎng)懲手段,以避免單槽清洗的長流水現(xiàn)象。

    (3)大件、重件清洗

    上百kg重的大件、重件鍍鋅,連進(jìn)清洗槽都困難,多為槽外沖洗,更談不上多級漂洗。(4)滾鍍的清洗

    一般滾鍍件的清洗,都是在滾筒外裝筐清洗。對加工單價(jià)十分低的小件滾鍍鋅等,全靠量大取勝。工人將鍍件裝筐清洗,已十分繁重,不可能要求多級逆流漂洗。

    對電池鋼殼這類盲孔件深孔鍍亮鎳,清洗特別困難,只好半自動(dòng)線滾鍍在線清洗。清洗方法特殊又講究,多道清洗使?jié)L鍍線拉得很長。

    3.2多級靜態(tài)逆流漂洗

    3.2.1多級靜態(tài)逆流漂洗的概念及依據(jù)

    多級靜態(tài)逆流漂洗又叫多級逆流回收。與多級動(dòng)態(tài)逆流漂洗有兩點(diǎn)區(qū)別:其一,首級清洗水不排放,而是返入蒸發(fā)量較大的鍍槽;其二,末級清洗槽不是連續(xù)供水的,而是間斷補(bǔ)充干凈水,清洗水逐級從末級通過手工或泵向首級清洗槽返入,當(dāng)末級清洗水被逐級向前返入后再補(bǔ)充干凈水。

    多級逆流回收應(yīng)同時(shí)滿足兩個(gè)條件:其一,經(jīng)末級清洗后,清洗效果應(yīng)達(dá)相應(yīng)工藝清洗要求;其二,首級清洗的濃清洗水應(yīng)有出路可用。

    設(shè)定工藝槽液帶出量為一恒定值,通過推導(dǎo)出的清洗方程式,依據(jù)末級清洗水的最高允許濃度,計(jì)算得出回收級數(shù),從而確定應(yīng)設(shè)多少級回收槽。

    3.2.2實(shí)際可能出現(xiàn)的偏差

    計(jì)算依據(jù)于工藝槽液的帶出量為一常數(shù),但工業(yè)化大生產(chǎn)中要保持這一常數(shù)是困難的。

    (1)工藝槽液的帶出量與工件的大小、形狀、裝載量有關(guān)。專業(yè)電鍍廠的一條固定生產(chǎn)線,不可能永恒不變地加工形狀、大小相同的同一種工件,而要面對隨時(shí)可能改變的不同用戶,其鍍液的帶出量可能相差很大。

    (2)工藝槽液的實(shí)際濃度是波動(dòng)的,在其它條件固定下,帶出物的總量也會(huì)隨之波動(dòng)。當(dāng)工藝配方變更后,帶出量變化可能更大。例如:原采用標(biāo)準(zhǔn)鍍鉻現(xiàn)改為稀土低濃度鍍鉻;或原采用稀土低濃度鍍鉻,因?qū)υ摴に囌瓶夭缓?又提高了鍍液的濃度,則帶出量相差就很大。回收級數(shù)設(shè)置多了,造成設(shè)備浪費(fèi);級數(shù)設(shè)計(jì)少了,達(dá)不到清洗要求。

    (3)工件的起槽頻率難以恒定不變。例如:鍍光亮鎳,原采用的光亮劑起光慢,電鍍時(shí)間長;現(xiàn)改用起光快的光亮劑,所需電鍍時(shí)間縮短,起槽頻率增加,則鍍液的帶出量隨之增加,原先設(shè)計(jì)的回收級數(shù)就不足。

    (4)鍍液帶出量與工件在鍍槽上方停留時(shí)滴入鍍槽的量有關(guān)。對于手工作業(yè)與半自動(dòng)生產(chǎn)線,人為隨意性大(特別是滾鍍),不可能恒定不變。只有微機(jī)控制的全自動(dòng)生產(chǎn)線,能基本保持停留時(shí)間的恒定。

    總之,影響工藝槽液帶出量的因素很多,作為設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)的首級回收水的濃度的波動(dòng)也大。失去計(jì)算依賴的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)的回收級數(shù)不可能恰到好處。

    3.2.3首級回收水的出路問題

    首級回收水的濃度超過設(shè)計(jì)值時(shí),則末級清洗水的濃度隨之增加,達(dá)不到清洗效果。要保證首級回收水的濃度不致過高,必須及時(shí)加以處理。

    (1)工藝槽液因加熱蒸發(fā)量大

    首級回收水來得及返入工藝槽,其濃度不致不斷上升。當(dāng)允許返入量不足時(shí),就存在問題。

    (2)低溫或室溫工作的工藝槽

    工藝槽液的自然蒸發(fā)量很小。工件入槽時(shí)會(huì)帶入鍍前清洗水。出槽時(shí)因工藝槽液的黏度略大于水,帶出量稍大于清洗水的帶入量,但差別不會(huì)太大。多級逆流回收的首級回收水在這種情況下必須另尋出路。這類工藝并不少,如鍍鋅、硫酸鹽光亮酸性鍍銅、光亮酸性鍍錫等。

    (3)對首級回收濃清洗液進(jìn)行處理

    ①用化學(xué)法處理首級回收濃水。顯然不可能做到零排放,設(shè)置多級靜態(tài)逆流漂洗就是多余的。

    ②采用蒸發(fā)濃縮減少首級回收水。此方法僅在鍍液加熱蒸發(fā)量較大但仍嫌不足時(shí)起作用,而對不允許加熱的室溫、低溫鍍工藝幾乎無效。

    對裝飾性套鉻,因起槽頻繁,鍍液帶出量很大采用三級靜態(tài)逆流漂洗仍不行。于是開發(fā)推廣過鈦質(zhì)薄膜蒸發(fā)器,用以蒸發(fā)濃縮首級回收水。但很快發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)濃縮1kg清洗水要消耗1.1kg的過熱蒸汽,能耗大,且必須由鍋爐供汽。同時(shí)高溫下,若鍍鉻液中加入有機(jī)添加劑,會(huì)高溫分解失效。不少企業(yè)花重金購進(jìn)的鈦質(zhì)薄膜蒸發(fā)器現(xiàn)已棄置不用。采用低溫下的減壓蒸發(fā)濃縮,可以避免高溫下的有機(jī)添加劑分解,但需增設(shè)大型水環(huán)式真空泵形成負(fù)壓條件。機(jī)械式真空泵、油擴(kuò)散泵之類怕水蒸汽污染,是不能用的。

    任何蒸發(fā)濃縮設(shè)備都是高能耗設(shè)備。采用蒸發(fā)濃縮技術(shù)是與當(dāng)今節(jié)能要求背道而馳的。

    3.2.4多級逆流回收實(shí)現(xiàn)清洗水零排放的條件綜上淺析,要想實(shí)現(xiàn)清洗水零排放,必須同時(shí)滿足下述條件:

    (1)工件應(yīng)是批量化的易于清洗的簡單件;

    (2)操作方式應(yīng)是全自動(dòng)的流水線機(jī)械作業(yè);

    (3)首級回收濃縮液應(yīng)能全部返入蒸發(fā)量大的工藝槽而不能輔以會(huì)產(chǎn)生排水的化學(xué)法處理或能耗高的蒸發(fā)濃縮處理;

    (4)整個(gè)工藝流程簡單;

    (5)必須有足夠的資金用于一次性投資及包括高額房租等在內(nèi)的日常維持費(fèi)用。

    因此,其使用范圍非常有限。例如:對簡單軸形工件的尺寸鍍硬鉻,通過3~4級回收有可能實(shí)現(xiàn)鍍鉻清洗水的零排放。但對鍍前脫脂、腐蝕,仍有困難。

    3.3濃縮回收技術(shù)

    電滲析與反滲透屬于濃縮回收技術(shù)。目前宣傳較多的為反滲透技術(shù),故對反滲透技術(shù)作稍多討論。

    3.3.1反滲透技術(shù)的適用局限性

    (1)濃縮液必須有直接出路

    一是僅限于鍍液因加熱而蒸發(fā)量大的鍍種,如鍍亮鎳、半光亮鎳。二是當(dāng)濃縮液返入有余時(shí),再輔以電解法電解回收價(jià)值高的主鹽金屬,當(dāng)電解后因濃度降低而導(dǎo)致電解效率大大下降時(shí),再用反滲透技術(shù)濃縮主鹽。對室溫、低溫鍍工藝,與多級靜態(tài)逆流漂洗類似,濃液無出路時(shí),照樣無法使用。

    (2)濃縮液只能返入相應(yīng)鍍槽

    目前報(bào)導(dǎo)較多的是用于鍍亮鎳回收水的反滲透濃縮。但該濃縮液只能返回原鍍槽,不能返入到不允許引入含硫的半光亮鎳液及不允許添加光亮劑的暗鎳液中。高硫鎳鍍液及納米鎳封液對添加劑有特殊要求,本身維護(hù)難度就大,也不宜返入。

    (3)對于回收價(jià)值低的鍍種

    由于反滲透技術(shù)的一次性投資大、運(yùn)行費(fèi)用高,對鍍鉻這類濃縮液有出路的鍍種,在經(jīng)濟(jì)上也是不劃算的,未見過實(shí)用例子報(bào)導(dǎo)。

    3.3.2反滲透的次生問題

    (1)反洗水仍需再處理

    為了保證反滲透膜的正常工作,必須預(yù)先去除濃縮液中的雜質(zhì)。因此,在反滲透前,需先對濃縮液進(jìn)行粗濾、精濾、超濾、納濾甚至炭濾等多級過濾。過濾介質(zhì)總會(huì)逐漸被堵塞而使流量下降。到一定程度時(shí),必須用干凈水反沖洗,而反沖洗出水要作二次處理,做不到零排放。

    (2)鍍液的雜質(zhì)積累問題

    任何回收技術(shù)都會(huì)將雜質(zhì)引入鍍液,造成雜質(zhì)積累加快,反滲透法也不例外。例如:鍍鉻時(shí)若采用了三級回收,鍍液中的硫酸根只會(huì)有增無減,導(dǎo)致不能輕易補(bǔ)加硫酸。原因是工業(yè)鉻酐中總含有一定硫酸,不斷補(bǔ)加消耗了的鉻酐,也在不斷補(bǔ)加少量硫酸。而硫酸不參與陰極還原反應(yīng),被清洗水帶出后,又被返回鍍液。

    在采用反滲透法時(shí),同樣應(yīng)及時(shí)檢測,發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)后應(yīng)將其及時(shí)去除。若用化學(xué)法沉淀處理雜質(zhì)及用活性炭處理,會(huì)產(chǎn)生污泥與廢渣。雜質(zhì)的積累,造成處理周期縮短。

    (3)處理成本問題

    全套反滲透設(shè)備一次性投資幾十萬至幾百萬元,加上反滲透膜的壽命不長,進(jìn)口膜正常使用的壽命不過2年,換一次進(jìn)口膜就是10萬~20萬元,所以必須核算設(shè)備折舊費(fèi)及日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。對一個(gè)電鍍中心,若將多家的亮鎳回收水用管道分質(zhì)排放集中一起濃縮,可能量足夠了,但又會(huì)出現(xiàn)許多問題:①如何計(jì)量分?jǐn)偺幚碣M(fèi)用;②各家回收水濃度不一樣,回用又如何分?jǐn)偹?③各家所用光亮劑不一樣,回收后混在一起,光亮劑能否兼容。