电镀污泥产生系数研究及其在固体废物申报数据监管方面的应用

李瑞琪，王照宜，霍志轩，张丽红，陈伟鹏

（广州市璞境生态保护技术有限公司，广东 广州 510700）

引言

电镀污泥来源于电镀企业废水处理，是电镀行业中产量最大、危害性高的危险废物，是固体废物管理的重点对象。目前对企业电镀污泥申报产生量尚无有效的核查依据。

1 研究背景

2020年9月1日起施行的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》强调推进固体废物产生、贮存、流向、利用、处置等全过程监控和信息化追溯，明确要求企业建立管理台账，如实记录固体废物种类、数量、流向、利用、处置等信息。目前全国和各省的固体废物管理信息平台均已上线运行，产废单位按要求进行固体废物申报，数据收集效率大大提升的同时，也为实现工业固体废物可追溯、可查询提供了大量数据基础。然而，目前的信息管理平台对企业申报填写数据的准确性尚无有效的核查机制，对数据质量的控制和危险废物申报数据在事中事后环境监管中的应用，仍需探索和研究[1]。“十四五”期间，广东省下辖各地级市“无废城市”建设工作方案相继出台，多地将危险废物申报登记数据质量控制，解决瞒报漏报、底数不清问题，强化危险废物申报数据分析应用作为“无废城市”建设的一项重要工作。

电镀是工业制造业的基础性行业，是工业产业链中的重要一环。根据全国排污许可管理信息平台数据，截至2023年5月，广东省核发电镀企业许可证总数超过2 000张，大部分集中在珠三角地区。从固体废物管理角度，电镀生产过程中会产生HW17表面处理废物，电镀行业危险废物产生量大，是固体废物管理的重点行业[2]，2022年广东省危险废物申报产生量562万吨，其中13.7%都是HW17。

电镀行业产生的危险废物中，HW17电镀污泥产生量最大。以珠三角某地级市2022年危险废物产生情况为例，电镀行业危险废物产生量约为2.2万吨/年，其中HW17电镀污泥占47.8%。电镀污泥中含有沉积的重金属，且具有难降解、不稳定、易流失的特点，环境风险较高，然而目前针对电镀污泥申报产生量的可靠性没有相应的核证依据和手段。

2 电镀污泥的产生原理

2.1 电镀废水及其处理

电镀废水可分为前处理废水（酸、碱废水）、含氰废水、重金属废水（含铬废水、含镍废水、综合废水等）等。目前企业多采用传统物化处理法，通过氧化还原、酸碱中和、化学沉淀、絮凝沉淀等作用去除水中污染物[3]。

（1）氧化还原：通过氧化还原将废水中的有毒物质转变成低毒物质，常见药剂有Na2S2O5、NaClO。

（2）酸碱中和：一方面调节废水pH值，一方面使重金属离子形成碱性沉淀从而被去除。根据实际调研和行业经验，碱性药剂是电镀废水处理过程中用量最大的药剂，其它药剂使用量很少。电镀废水处理行业的碱性药剂主要有熟石灰、生石灰、纳米液碱（Ca（OH）2和NaOH的混合溶液）、片碱或液碱。

（3）絮凝沉淀：使废水中的胶体物质发生电中和，形成絮粒沉降，常见药剂有PAC、PAM。

2.2 电镀污泥的产生及成分

电镀废水主要采用化学药剂进行物理化学反应，污染物最终以沉淀的方式从水中去除，形成污泥，污泥成分主要包括CaSO4、CaCO3及重金属氢氧化物。其化学反应式如下：

3 影响电镀污泥产生量的主要因素

根据以上分析，结合物质守恒理论，电镀废水的产泥量主要受以下四个因素的影响。

3.1 车间用水量

根据《电镀废水治理工程技术规范》（HJ 2002-2010），电镀废水处理量约为电镀车间用水量的85%～95%，电镀车间用水量与污泥产生量有正相关性。

3.2 碱性药剂使用量

电镀废水处理投入的碱性药剂，最终都以钙盐沉淀的形式进入污泥中，因此碱性药剂使用量与污泥产生量具有正相关性。

3.3 废水初始污染物浓度

废水初始污染浓度与污泥产生量有正相关性，但由于同类型电镀的生产工序和配药浓度差异不大，废水初始污染物浓度较稳定，因此，实际情况下废水初始污染物浓度波动不大，对污泥产生量影响较小。

3.4 废水出水水质

废水达标排放的情况下废水中污染物含量很低，对污泥的产生量影响小。

因此，车间用水量和碱性药剂使用量是影响电镀污泥产生量的主要因素。

4 电镀污泥产生系数研究

4.1 研究对象的选取

电镀废水集中处理厂收集多家电镀企业废水，废水种类全面，处理规模较大，且电镀废水处理厂的运营成本和运营收入均来自于电镀废水处理系统，其相关台账数据可信度较高。本研究选择A市废水处理工艺服务企业数量最多、规模最大、电镀污泥产生量最高的B企业作为研究对象，通过收集企业日常台账数据，结合采样监测，研究电镀污泥产生量和电镀生产车间用水量、药剂使用量的系数关系。

4.2 研究对象的基本情况

B企业处理7种废水类型，分别为含镍废水、化镍废水、混排废水、含氰废水、综合废水、前处理废水和含铬废水，采用传统物化法，使用的碱性药剂是常见的Ca（OH）2，其它药剂还包括NaClO、FeSO4、PAM、PAC等。

连续7日委托检测单位对B企业镍检测池、铬检测池和总排放口的重金属指标进行采样监测，结果显示废水污染物均达标排放，废水出水水质对污泥产生量的影响可忽略。

4.3 研究结果与分析

4.3.1 污泥产生量和用水量之间的关系

根据企业2020年3月～2021年12月收水量和污泥入库量数据，得到每季度污泥产生量和收水量系数关系如下。可以看出，污泥-水量系数稳定在3.09～4.55‰之间，平均值为3.88‰，见图1。

图1 2020-2021年污泥产生量和收水量季度系数变化图

利用物料守恒理论，将B企业污泥中的钙离子及其沉淀阴离子（为保守计算底线系数，以相对分子量大的SO42-计）对应的质量去除，得到以氢氧化钠为碱性药剂时污泥-水量系数参考值。

污泥中CaSO4按下式计算：

计算得出污泥-水量系数在0.54‰～1.07‰之间，平均值为1.33‰。

实际情况下大部分电镀企业会全部或部分采用熟石灰作为废水处理药剂，其污泥-水量系数会在1.33‰至3.88‰之间，因此将1.33‰作为污泥-水量系数预警值（即电镀企业正常情况下污泥-水量系数应高于1.33‰），约为污泥-水量实际系数的35%。

4.3.2 污泥产生量和药剂使用量之间的关系

根据2020年3月—2021年12月熟石灰药剂使用量数据，得到每季度污泥产生量和药剂使用量系数关系如下。污泥-药剂系数稳定在1.12～1.45之间，平均值为1.33。结合污泥-水量系数研究结果，将0.47（1.33的35%）作为污泥-药剂预警值，见图2。

图2 2020—2021年污泥产生量和药剂使用量季度系数变化图

4.3.3 药剂使用量和收水量之间的关系

2020年3月—2021年12月每月的药剂使用量和收水量系数关系如下。可以看出，药剂-水量系数稳定在2.29‰～3.31‰之间，平均值为2.93‰。将1.33‰（2.93‰的35%）作为污泥-药剂系数预警值，见图3。

图3 2020—2021年药剂使用量和收水量季度系数变化图

4.3.4 电镀污泥产生系数体系

综合以上研究结果，电镀污泥产生系数体系，见表1。

表1 电镀污泥产生系数体系表（绝干污泥）

5 电镀污泥产生系数的应用

将该系数应用于A市某中型电镀企业（C企业），通过收集企业用水量、药剂使用量和污泥产生量数据，计算企业电镀产生系数，判断其是否符合产生系数体系。

5.1 企业基本情况

C企业生产日用品五金配件，属于典型的来料加工企业，镀种包括镀镍、镀铜、镀铬、镀铜锌。企业电镀废水分为含镍废水、含氰废水、含铬废水、酸铜废水、综合废水、混排废水共6类进行处理。企业采用传统物化法处理电镀废水，使用复合纳米液碱（氢氧化钙和氢氧化钠的混合物）作为碱性药剂。笔者连续7日委托检测单位对C企业镍检测池、铬检测池和总排放口进行采样监测，结果显示C企业污染物达标排放，废水出水水质对污泥产生量的影响可忽略。

5.2 基础数据的情况

获取到C企业2021年1月‰2021年12月月度车间用水量、月度药剂领料记录以及电镀污泥转移联单数据。由于该企业每日污泥产生量有限，电镀污泥转运周期在1～3月不等，按月统计无法反映污泥的实际产生情况。本研究将全年产生情况作为一个整体，计算污泥产生量、用水量和药剂量之间的关系。

5.3 系数结果及分析

经过计算，得到企业绝干污泥-用水量系数为1.56‰，污泥-药剂系数为1.09，药剂-水量系数为1.74‰。从计算结果可以看出，C企业污泥-水量、污泥-药剂、药剂-水量系数均高于产生系数预警值，系数应用结果符合预期。本研究的电镀污泥产生系数体系能较好的应用于电镀企业。

6 固体废物管理信息平台应用建议

电镀污泥产生系数反映的是电镀污泥产生量和药剂使用量、生产用水量之间的关系，具体应用于固体废物管理信息平台时，建议增加企业填报的数据信息，包括电镀车间年生产用水量和碱性药剂年度消耗量。

为确保企业填报基础数据的可靠性，防止企业通过基础数据造假的手段逃避监管，可同时要求企业上传相应凭证，并在条件允许的情况下，纳入其它职能部门的数据。以电镀车间当年生产用水量为例，企业应同时上传生产车间水表月度台账、用水缴费通知单或水费发票，生态环境管理部门也可以联合城市供水行政主管部门，获取企业生产用水量数据。通过多源数据相互印证，保证数据可信度，见表2。

表2 建议在固体废物管理信息平台增加的企业填报内容

7 结语

电镀污泥产生于电镀企业的废水处理过程，是电镀行业中产量最大、危害性高的危险废物。电镀污泥的产生，从物质链角度，存在一定的规律性。本研究以珠三角A市某大型电镀废水集中处理厂为研究对象，结合电镀污泥形成机理分析结果和驻场调研实际采样数据，得出较为准确的污泥-水量-药剂系数体系，并很好地应用于电镀企业。该系数较为准确地反映了污泥产生量与药剂使用量和生产用水量之间的关系，使生态环境部门核证企业申报的电镀污泥产生量时有了更多依据，为电镀污泥申报量的审核提供参考，有助于生态环境部门进行电镀污泥产生量申报登记数据的质量控制。