金属表面处理企业清洁生产审核案例分析

刘毅敏，杨 龙，盛善强，曾庆友

（1.日照市生态环境局莒县分局，山东日照 276500；2.日照市东港区生态环境保护综合执法大队，山东日照 276800；3.日照市生态环境局日照经济技术开发区分局，山东日照 276800）

0 引言

清洁生产审核是一种新的企业发展理念，将预防污染的思想融入到企业的整个生产过程。清洁生产审核的目标是节省能源、降低原材料消耗、减少污染物的产生量和排放量，使企业实现经济效益和环境效益的统一[1]。

金属工件在加工、运输、存储以及使用过程中，表面会发生腐蚀、磨损、氧化等，缩短金属工件使用寿命，造成巨大经济损失。据统计，每年全球钢产量的10%由于腐蚀而损失，一些制造产业中有30%的能源直接消耗于摩擦磨损[2]。金属表面处理工艺是改善金属材料表面性能、延长使用寿命的有效手段，在现代工业中扮演着不可或缺的角色[3]。在金属表面处理企业生产过程中实施清洁生产审核，有利于促进企业提高效率，降低能耗、物耗，控制污染物的排放。

1 企业基本情况

某金属表面处理企业主要生产各类活动扳手等热冷模具。企业主要生产工艺为模具加工、锻造、喷砂、研磨、机加工、热处理、振荡、电镀、喷涂、装配、包装等。企业生产过程产生的有组织废气主要是氩焊废气、修模废气、喷砂废气、研磨废气、热处理废气、磷化废气、喷涂废气、喷涂烘干废气、电镀废气（碱雾、氯化氢、硫酸雾、铬酸雾、氮氧化物）、备用燃气锅炉产生的燃烧废气及无组织废气。

产生的废水主要是锻造、机加工、热处理工序产生的循环冷却装置排污水，纯水制备产生的反渗透装置浓水，锅炉房产生的锅炉排污水、离子交换反洗水，振荡工序产生的振荡废水，喷涂工序产生的喷涂前处理废水、磷化废水，电镀工序产生的含碱废水、含酸废水、含镍废水、含铬废水和离子交换反洗水，地面清洁废水以及实验室废水。

产生的固废包括一般工业固废、危险废物和生活垃圾。一般工业固废主要为废金属下脚料、振荡污泥、废焊丝、废品、废一般包装物、废砂、废陶瓷、废纱布、废拉刀、生物污泥等。危险废物主要为废切削液、废火花油、废淬火油、废防锈油、废液压油、锅炉软水治理产生的废树脂、电镀污泥、含镍含铬废包装物、喷涂过程中产生的磷化渣、漆渣、废沙、废过滤棉、废活性炭、废手套、抹布、废油漆桶、阳极泥、废铅锡板等，以上各类危险废物除铅锡板由供应厂家回用外，其他危险废物经分别收集至专用桶内贮存，由有资质的危险废物处理单位集中进行安全处置。

2 审核前企业的清洁生产水平评估

将企业的各项生产指标与《电镀行业 清洁生产评价指标体系》逐项核对可知，企业审核前为国内基本水平（即三级水平），部分限定性指标不能满足Ⅱ级基准值要求，清洁生产水平仍需要继续提升。

3 清洁生产目标设置

清洁生产目标设置情况见表1～表3。

表1 重点审核目标

表2 全厂节电目标

表3 全厂节水目标

4 制定可行性清洁生产方案

审核小组通过对企业原辅材料、技术工艺、设备、污染物治理等情况的评估，针对企业现状提出了可行性的清洁生产方案。

4.1 企业无低费方案情况

企业无低费方案情况见表4。

表4 企业无低费方案

4.2 高费方案情况

高费方案为“C、D 全自动电镀线三价铬回收工艺改善”，方案实施情况及经济、环境效益如下。

4.2.1 方案简介

随着市场经济的发展，钢材市场、机械加工等行业对电镀产品需求增加，电镀业务市场较大。电镀是制造业的基础工艺之一，有较强的装饰性与功能性，具有通用性强、应用面广等特点。

为进一步做好厂内电镀加工专业化和污染防治工作，决定对现有C、D 全自动电镀线进行技术改造，增加三价铬回收槽以及三价铬镀液净化过滤机，将三价铬镀液回收、净化、吸附、除杂后，回收液回用到三价铬母槽，减少三价铬带出液，降低总铬排放量，对外排废水中重金属铬离子的量进行消减。

4.2.2 技术评估

对C、D 全自动电镀线增加三价铬回收槽以及三价铬镀液净化过滤机，将三价铬镀液回收、净化、吸附、除杂后，回收液回用到三价铬母槽，减少三价铬带出液，降低总铬排放量。

三价铬净化过滤机采用活性炭过滤吸附的方式对三价铬进行净化。活性炭是一种很细小的炭粒，有很大的表面积。在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度，再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内，使用初期的吸附效果很高。但时间一长，活性炭的吸附能力会不同程度地减弱，吸附效果也随之下降。所以，活性炭应定期清洗或更换。

活性炭的吸附能力和与水接触的时间成正比，接触时间越长，过滤后的水质越佳。

活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。一般来说，活性炭颗粒越小，过滤面积就越大。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动，水中杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞，其吸附能力强，携带更换方便。

4.2.3 环境评估

本方案工艺主要针对C、D 全自动电镀线镀铬工序铬离子回收进行改进，增加三价铬回收槽以及三价铬镀液净化过滤机，将铬系水洗水中的铬离子过滤净化，电镀工序产生的废水主要为含碱废水、含酸废水、含镍废水、含铬废水和离子交换反洗水。其中，酸碱废水及离子交换反冲水进入电镀废水处理装置（生产废水处理站）处理。含铬废水经三价铬回收槽以及三价铬镀液净化过滤机回收处理后，浓度得到有效降低，低浓度废水回用于水洗工艺，部分外排废水进入电镀废水处理装置（生产废水处理站）处理。电镀废水处理装置（生产废水处理站）处理后的综合废水重金属的排放浓度满足GB 21900—2008《电镀污染物排放标准》标准中排放限值要求及排入污水处理厂进水水质要求，并通过市政污水管网进入污水处理厂深度处理，处理后的达标废水排入下游河流。

方案实施后，电镀工序铬元素分析如下：

（1）镀铬工序电镀液的成分见表5。

表5 电镀液成分

（2）镀铬工序金属盐的用量见表6，其中硫酸铬Cr2（SO4）3纯度为97%。

表6 主要金属盐用量

（3）镀铬工序总铬物料平衡见表7。

表7 总铬物料平衡 t/a

公司方案实施前外排废水中铬离子排放总量为0.311 t/a，增加铬离子回收机后，外排废水中铬离子排放总量为0.276 t/a，可以消减铬离子0.035 t/a。

（4）此次C、D 全自动电镀线三价铬回收工艺改善方案，总投资（I）150 万元。方案实施后，能够有效实现重金属减排，实现电镀三价铬和导电盐的回收利用，可产生经济效益（P）约44 万元/年。

年增加现金流量（F）。折旧期（n）：10 年，税率：16%折旧费（D）=I/n=15 万元，应税利润（T）=P-D=29 万元，净利润（E）=T×（1-16%）=24.36 万元，年增加现金流量：F=E+D=39.36 万元，投资偿还期（N）=I/F=3.81 年。

净现值（NPV）：

其中，贴现率按10%计，折旧10 年。

内部收益率（IRR）：NPV1=0.87，i1=22%；NPV2=-0.94，i2=23%。

因此，C、D 全自动电镀线三价铬回收工艺改善方案的净现值NPV 为40.23 万元≥0，该项目的盈利能力能达到预期盈利水平；此项目静态投资回收期3.81 年＜行业基准投资回收期10年；内部收益率22.48%＞行业基准收益率10%；因此该项目从经济评估方面来看是可行的方案。

（5）从上述评估结果来看，该方案技术成熟可靠，环境效益和经济效益明显，因此是可行的。

5 审核后企业清洁生产水平

通过清洁生产审核的实施，企业清洁生产综合评价指数较审核前有所增长，物耗、电耗进一步降低，减少了电镀生产线铬系废水的排放，实现了重金属三价铬的减排，消减三价铬0.035 t/a，同时，在每套滤筒除尘器前增加一套水喷淋，提高研磨废气颗粒物的除尘效率，降低了研磨过程废气颗粒物带来的环境污染，经济、环境效益显著，审核后公司清洁生产水平为国内先进水平。

6 结束语

随着环境污染越来越严重，清洁生产成为我国工业可持续发展的一项重要策略[4]。本文通过清洁生产审核实例分析，为金属表面处理行业节能、减排、降低能源与物料消耗、提高生产效率，实现企业健康、持续发展提供较好的参考和借鉴。