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电镀废水减量潜力分析

   电镀行业实施清洁生产是我国建设资源节约型、环境友好型社会的外部要求，也是本行业实现可持续发展的内在需要。通过系统实施污染预防的环境策略，可有效改善电镀企业中尚普遍存在的粗放型加工方式，实现“节能、降耗、减污、增效”的预期目标。
     电镀行业实现废水减量有助于减少水费及排污费，也能降低废水处理成本。电镀废水减量是一项系统工作，涉及设备、工艺、管理等方方面面，需要全面评估。笔者根据近几年电镀行业的清洁生产审核工作实践，结合我国电镀行业技术管理水平现状，试图对电镀废水减量的清洁生产措施进行系统分析。
    1 电镀废水减量的潜力分析
     不同电镀企业其工艺、镀种、产品种类、生产规模不同，电镀废水产生量也有差别，在清洁生产审核过程中可根据《清洁生产技术要求·电镀行业(报批稿)》或《电镀行业清洁生产评价指标体系(试行)》评价企业新鲜水用量的整体水平(见表1)，从而为进一步分析节水潜力提供定量依据。

 1．1 废水减量应遵循的原则
    (1)保证加工质量原则产品加工质量是电镀企业的命脉，减少清洗水用量必须以保证产品质量为前提，否则工件需要退镀、重镀，反而使废水排放量增大，同时也导致企业生产成本上升。
    (2)源头削减优先原则 废水减量措施遵循循环经济的“3R”原则(即减量化、再利用、资源化)，在方案实施过程中要优先实施“减量化”方案，其次是“再利用”技术，最后才考虑“资源化”措施，例如清洗废水膜法回收重金属方案必须基于多级逆流清洗、减少带出液等源削减方案，废水处理后回用的基础也是源削减措施。
    1．2 清洗废水的潜力分析
    清洗废水占电镀废水总量的绝大部分，清洁生产审核过程需要重点关注清洗废水的潜力分析。
    (1)工艺依然采用高浓度的钝化工艺；未考虑镀液的回收，镀液带出量大；前处理效果不好，需要大量清洗水冲洗工件才能保证质量。
    (2)过程控制 我国除了少部分正规专业电镀厂拥有国际先进水平的工艺设施外，大多数中小型企业(尤其是乡镇电镀)仍然使用陈旧简陋的设备，以手工操作为主，冲洗的清洗方式仍较普遍，跑冒滴漏严重。
    (3)设备清洗槽设计不合理导致清洗水“短路”，清洗槽中下部的清洗水未能实现流动更新，影响清洗效果(见图1)；滚筒网眼过小或挂具设计不合理，镀液回收困难，带入清洗工序易造成清洗水用量增大。

    (4)废弃物废水未能考虑分级分质循环利用，2005年颁布的《电镀行业清洁生产评价指标体系(试行)》规定综合类电镀企业的水重复利用率评价基准为30％，对大部分加工质量要求不是很苛刻的生产线而言，通过简单的废水分质分级利用措施，30％的循环利用率是可以达到的。
    (5)用水管理受传统“末端治理”观念影响，企业关注废水处理甚于废水减量，水费在企业成本中比例不高企业用水计量考核不到位；用水开关安装位置不合理，员工需要中断正常操作、花费较多时间才能关闭水龙头；间隙电镀加工采用连续清洗方式，存在长流水现象。
 2 系统削减电镀废水的对策
    2．1 工艺技术和过程改进
    (1)技术革新在综合考虑产品质量、生产成本等各方面因素的基础上，应优先选择机械镀、热喷涂、物理气相沉积等轻污染技术，尽量避免采用清洗工序。例如达克罗(Dacromet)作为一种可代替电镀锌的清洁生产技术，能杜绝过程中产生的废渣、污水和废气排放，是替代电镀锌、热镀锌等进行表面防腐蚀的高新技
术，已逐渐被国内厂家所接受；宁波某电子企业将塑封引线框架的局部镀银改造为喷镀银，不仅提高了银的利用率，也减少了清洗水用量。
    (2)工艺优化根据工件特性和质量要求优化工
    艺(尤其是前处理工艺)，有助于废水减量和保证产品质量，例如对油垢、锈蚀严重的非精密镀件采用滚光方式进行前处理，能起到减少化学品和清洗水用量的作用；对油垢、锈蚀少的工件采用除油酸洗二合一工艺，可减少一道清洗工序；根据生产实际增加一道中和工序，使与酸液反应后的工件先在碱性溶液里中和，也有利于后继的清洗。
    (3)改进过程控制将人工操作改造为自动(半自动)生产线，能有效减少废水的跑冒滴漏，避免人工操作引起的回收工序停留时间不足、人工冲洗导致用水浪费等不规范操作现象。
    2．2 减少工件带出液
    减少工件带出液不仅有利于后继清洗工序的水量削减，也有助于提高原材料利用率，是电镀行业推行清洁生产的基本要求。
    (1)增设回收槽镀槽后增设回收槽是必需的(必要时可设置多个回收槽)，镀件出槽后放在空槽上部，用于回收工件带出液，可辅以滚筒空转、空气吹扫和汽雾喷淋等方式加强回收，回收的带出液经过处理后还可以回用到镀槽。
    (2)优化工件出槽停留时间 优化工件出槽停留时间需要综合考虑两个因素，一是要尽量减少工件带出液，二是要避免因此降低生产效率或工件暴露空气中影响镀层质量的可能。对自动化生产线而言，可通过改变控制参数延长工件出槽停留时间，由于工件在运进过程中镀液会自行滴落，对于较长的生产线，可只提高末端若干镀槽的停留时间，使镀液能更多地回落到镀槽；对于挂镀人工操作，可考虑将电镀和清洗安排两个员工分别操作，以回收槽作为过渡槽，避免“跳槽”(跳过回收工序)或停留时间不足导致的镀液回收不彻底。
    (3)改进工件和设备设计工件设计时须考虑到对电镀的影响，要避免留有凹坑和棱角，对积聚镀液的死角部位可采用开漏水孔等方法；滚筒网眼孔径要尽
量大，以不掉出镀件为宜；挂具的绝缘部分要平滑，不能有裂缝和沟槽，不绝缘部分要及时作退镀处理，防止带出液积聚和黏附。
    (4)降低镀液黏度和浓度适当提升镀液温度或加人润湿剂以降低镀液表面张力，可提高镀液滴落速度，减少镀液带出量。降低镀液的浓度，如采用低铬(超低铬)钝化工艺和低温低浓度多稀土镀铬添加剂技术，在一定程度上也能起到节水的目的。
    2．3 提高清洗效率
    (1)清洗槽设计改进清洗槽应只有一个人水口，且出水口应距离人水口越远越好，以防止水流短路。在清洗槽人口增设一块挡板(见图2)，不仅能加强清洗水流动，也容易控制水量。

   (2)适宜的清洗用水 电镀工艺对清洗用水的水质要求应按照产品要求来选择，像镀锌前处理过程对清洗水的要求就不那么严格，一般水洗可用电阻率在50 kQ·em～20 MQ·em的水，要求较高的产品需用2MQ ·em以上的去离子水，另有一些电镀用水标准可供参考，如国外通行的ASTM D 1193试剂水(联邦试验方法No．7916)，国内航空标准HB5472{金属镀覆和化学覆盖工艺用水水质规范》等。
    (3)合适的清洗方式 电镀清洗方式多种多样，包括单级直流清洗、多级并联直流清洗、多级逆流清洗等。理论和实践表明2～3级逆流清洗是最佳选择 ，是电镀废水减量的基本措施，在此基础上可根据实际情况选用一些加强清洗的技术，例如喷淋清洗、超声波清洗、空气搅拌和升温清洗等(见表2)。

2．4 加强用水管理
    (1)加强水流控制 目前大部分电镀企业的用水开关由人工控制，要将开关安置于容易触及的部位，方便员工及时关闭。此外还可根据企业生产实际，选用合适的水流控制技术，包括导电度控制、限流器控制和时控流量系统等(见表3)。

    (2)健全用水考核体系推行三级计量制度，将用水指标纳入对员工的成本考核，建立企业废水减量的长效机制，提高企业员工对节水的积极性和主动性。
    2．5 加强废水回用
    加强废水回用就是要做到一水多用、分质使用和净水复用。
    (1)一水多用加强废液的复用，如滚光废液使用后并未立即失效，可收集后多次使用；生产中用的碱性除油液或酸洗液失效废弃时可用于废水处理中调节pH值，碱洗溶液可用于废水处理中化学沉淀段调节pH值，酸洗废液可用于六价铬废水还原处理时调节pH值 。
    (2)分质使用例如酸洗后的清洗水可用于电解除油后的清洗而这些清洗水进一步回用，成为除油后的洗水，这样只需要一个清水进水处，而不是原先所用的三个，并且由于酸性洗水与碱性洗水进行酸碱中和，还能提升清洗效果；铜镍铬生产线中，镀镍后的清洗水替代自来水回用于镀铜后的工件清洗，也是一种很好的节水措施。某企业通过实施水分质使用方案(改造后的镀锌工艺流程见图3)，水龙头从7个减少到3个，水循环使用率可提高到30％以上。
    (3)净水复用按回用部位的不同，净水复用可分为槽边循环、生产线镀种循环和综合治理闭路循环 。槽边循环是在清洗槽旁设置一套循环回收或净化装置，利用真空蒸发、反渗透、离子交换和膜分离等技术回收重金属离子，实现清洗水的循环利用。其中，利用膜分类技术从附加值高的金、银、镍系清洗废水中回收重金属和水资源已在不少电镀企业得到成功应用，该清洁生产工艺不但能减少废水和污染物排放，而且回收的重金属价值高，经济效益和环境绩效显著。生产线镀种循环是在系统实施节水措施的基础上，尽量利用清洗水作为镀液补充液，或清洗废水处理后回用到生产线，从而实现“零排放”。
     综合治理闭路循环就是将综合电镀废水简单的物理化学法处理后，采用膜分离等技术回用处理后废水，回收率可达60％ ～80％ 。
     2．6 其他
     采取镀液连续过滤、用去离子水配制镀液等措施，加强镀液维护管理，减少换槽次数和废镀液产生量。要把企业产品质量控制放在重要的地位，以降低次品率，减少产品退镀和重镀率。
    3 结 语
    高度重视电镀废水试量的清洁生产是电镀业改变粗放型加工的最有效、最现实的途径之一。
    电镀企业必须从技术工艺、员工管理、过程控制等全方面分析节水潜力，并根据企业实际情况灵活制定清洁生产方案，实现废水减量，并最终朝电镀废水"零排放"的方向迈进。