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1、电镀清洁生产技术改造从何处入手（九江清华同方科技有限公司机械零件制造中心 刘东阳）1 技术改造的必然性由于电镀生产中使用有毒、有害原料，并且会排放有毒、有害物质，因此按照国家发改 委和国家环保总局联合发布的清洁生产审核暂行办法的规定，电镀应属于强制性实施清 洁生产审核的行业。实施清洁生产审核的目的，是为了通过对企业的具体生产工艺、装备、操作的调查和诊 断、找出物耗高、能耗高、污染重的原因，提出减少有毒有害物质使用、降低能耗物耗及减 少废物产生的方案，并指导电镀企业进行清洁生产技术改造和改进管理。长期以来，由于电镀企业一直奉行末端治理，在生产线的布局和工艺设计中，从不关注 如何减少和避免污染物的
2、产生、回用流失的资源、降低能耗、认真负责地控制排污的浓度和 排污总量，尤其是那些地处乡镇的专业电镀厂，更因其技术素质差、装备陈旧、环境保护意 识差、污染物排放严重失控等，造成了目前我国电镀行业的高消耗、高能耗、高污染的局面。清洁生产的理念与末端治理的思想背道而驰。清洁生产主张从源头削减污染，提高资源 和能源的利用率，减少或者避免生产过程中污染物的产生，尽可能地回收利用生产过程中流 失的资源，严格控制污染物的排放总量，而把末端治理仅仅当作是保护环境的一种具体手段 而已。如果长期奉行末端治理的电镀企业，要彻底地摆脱高消耗、高能耗、高污染的粗放型生 产模式，唯有从生产线的布局设计、工艺流程、工艺装备
3、以及管理模式等方面入手，按照清 洁生产和现代管理的理念，进行全面、系统的技术改造，才能真正创建实施清洁生产的条件。 仅仅选用几项清洁生产技术替代污染严重的旧技术，更新一些设备，虽有可能实现某些电镀 清洁生产评价标准中所规定的指标，但难以真正按照清洁生产的理念组织生产，实现经济效 益和环境效益的统一以及企业的可持续发展。近年来，国内的一些电镀工业较发达的城市，都在推动电镀工业园区的建设，拟将所有 分散在城市内或市郊、乡镇的电镀企业迁入园区，消除分散污染，改善城市的生态环境。如 果“电镀工业园”的建立，不是以“电镀企业必须实施清洁生产”为门槛，放弃“谁污染、 谁治理”的原则、不利用园区的优势对企业
4、末端治理后产生的达标废水和废渣等进行深化治 理、回收利用或者社会化处理的话，那么这种集中电镀企业于园区的做法，虽能改变原来城 市中电镀企业造成分散污染的状况，但必然会产生一个新的、更大的、危害更严重的集中污 染源。企业通过一定的审核程序，找出物耗高、能耗高、污染重的原因并不很难，难就难在如 何联系本厂的实际，选定技术经济及环境保护均可行的改造方案以减少有毒有害物质的使 用、降低能耗物耗和减少废物的产生量。由于电镀生产线的建设比较复杂，因此在制定技术 改造方案时，必须准备充足的时间进行调查分析，必要时应进行一定试验，组织各方面专家 进行多方案的技术经济性评定。生产线一旦建成，则很难再在生产流程中
5、增添工序（哪怕仅 是增加几个水槽），可谓牵一发而动全身，否则还会造成经济损失。既然实现清洁生产是电镀企业唯一的选择，那么技术改造便是企业创造实施清洁生产条 件的唯一途径，企业应该抓紧时间，主动组织对本企业的清洁生产审核，争取足够的时间， 主动组织对本企业的清洁生产审核，争取足够的时间，筹划和制定被企业进行生产技术改造 的方案。企业进行清洁生产的技术改造，应该坚持“技术是基础、设备是保证、管理是关键”的 原则，并以下面四点为目标，衡量所选择的技术改造措施是否正确和到位。（1）从源头削减了污染源；（2）提高了资源、能源的利用率；（3）减少或避免了生产过程中污染物的产生，削减了污染物的排放总量；（4
6、）对生产过程中产生的废水、废液、废渣进行了合理的综合利用和回收利用。国家发改委和国家环保总局已经联合发布了电镀行业清洁生产评价指标体系（试行） 标准，其中所规定的各项定量和定性评价指标，已经反映了上述四方面的要求，因此电镀企 业在选择技术经济及环境保护均可行的清洁生产技术改造措施时，现阶段应以达到评价体 系中规定的各项指标和地方政府按照地方的需要所制定的与国家的政策、法规不相矛盾的 有关指标作为依据。本文对电镀企业进行清洁生产技术改造的问题阐述一些看法，错误之处恳请批评指正。 2.改造从何处入手虽然企业生产过程产生物耗高、能耗高、污染重的具体原因和程度各不相同，所选定的 技改方案也有所不同，但
7、是造成我国电镀企业目前物耗高、能耗高、污染重的原因极具共性， 因此技改应该从何处入手的问题，大体上也应该相同。2.1首先从“治水”入手俗话说，“牵牛要牵牛鼻子”，电镀废水是造成环境污染的主要根源，因此技术改造应该 就必须从治理电镀废水的源头入手。长期以来，人们低估了节约水资源的价值和环境遭到污染后对社会产生的危害性，高估 了企业在管理和投资改造方面存在的困难，因而许多企业在生产过程中并不认真使用有效的 清洗技术。在科学发展观的指引下，国家提出了“经济发展、环保优先”的原则，现在孰轻 孰重已经明确，所以我们在技改中必须积极创新地运用各种有效的清洗技术，从源头开始治 理电镀废水。譬如：（1）在电镀
8、生产线上，应该普遍使用间歇式逆流漂洗与喷淋清洗组合的清洗方法，并 对逆流清洗槽中的水进行空气搅拌，从而提高清洗水的利用率，大幅度降低新鲜水的用量。 必须提醒的是，逆流清洗槽的结构设计必须合理正确，否则节水的效果会大打折扣。有条件 的话，在自动线上应该考虑使用间歇式三级逆流漂洗与喷淋清洗组合的清洗方法，这样可以 节约更多的水资源。在前处理和部分镀后处理的工序中，可在已经使用间歇式逆流漂洗与喷 淋清洗组合的清洗方法的基础上，进一步采用“一水多用”的节水措施。比如，将清洗过酸 洗或弱腐蚀性工件的清洗水，用水泵输送到脱脂（或除油）后的清洗槽中，用于清洗脱脂（或 除油）后的工件，以替代新鲜水。（2）在工
9、件镀后清洗的工序中，应使用回收清洗+间歇式逆流清洗与喷淋（或喷射）清 洗组合的清洗方法，既保证清洗质量，又回收随工件带出槽外的镀液资源。用去离子水作为 回收槽的清洗水，逆流清洗则仍可用自然水，用过之后排入下水道。这种清洗方法要比单独 使用间歇式逆流清洗与喷淋（或喷射）清洗组合的方法更节约新鲜水，最适用于金属价格较 贵的加热型镀种（如镀镍、镀铬等）的镀后清洗。还可以用回收槽的水来不断地补充镀液中 的水分蒸发失耗，既回用了流失的资源，也减少了污染物数量。当将这种清洗方法用于非加 热型镀液时，由于补充镀液水耗的需要量小，为了平衡回收槽中流失资源在水中的浓度和补 充水耗量，则可采用加热浓缩回收液、增加
10、回收槽数量、或适当提升镀液温度等措施。回收槽和逆流清洗槽配置的最佳数量，应根据镀种的不同和实现电镀行业清洁生产评 价指标体系（试行）标准中所规定的定量化评价指标的要求，通过计算而定。曾有专家建议。镀后如果才用3 个回收槽+间歇式三级漂洗，并配合定期翻槽等措施，可实现镀后清洗 废水的微排放。如果减少回收槽和逆流漂洗槽的数量，其效果会相应降低。当使用回收槽回收流失的资源后，必然会出现镀液中杂质逐步累积的问题，这不是使用 回收槽措施的过错，可以通过在镀槽旁配置一个辅助处理槽来解决。辅助槽里同样装有镀液， 通过连续过滤泵和管道，将两槽连通，保持镀液封闭循环。回收水不直接加到镀液中，而是 加在辅助镀槽里
11、，以“少吃多餐”的方式多频次地补充溶液水分和成分的消耗、同时在辅助 槽内实施与生产同步的电解（采用大面积阴极和低电流密度）或用除杂剂来处理镀液中的金 属杂质，以防止镀液中杂质的积累。另外，还可以在辅助槽内安装加热或降温元件对镀液温 度进行控制。当电镀废水排放数量大幅度减少后，不仅可以大幅度缩小废水末端治理设备的规模，还 可以大幅度降低治理费用占生产成本的比例，同时也能实现废水浓度和污染物排放总量双达 标。在此基础上，可进一步尝试使用“达标废水”作原料水，采用先进的反渗透膜处理技术 和相应装备进行处理。由于所得到的透过水水质，可以达到电阻率2100000Qcm的水平， 即相当于去离子水的水质，企
12、业无需再专门配备去离子水制造设备。反渗透膜处理技术的使 用不仅可实现废水的高质量回用，更标志着电镀工业进行了循环工业时代。企业实现了上述“治水”措施之后，在清洁生产审核时，就能顺利实现镀层金属原料的 综合利用率、水重复利用率、镀件带出的污染物产生量、工业新鲜水用量等定量评价指标和 其他涉及节约用水的定性评价指标的达标，从而获得较高的评价总分。2.2狠抓节能降耗能源也是资源，节约能源是国家的基本国策之一。十一五规划汇中规定“单位GDP 能耗要降低20%”，这是一项具有约束力的指标，我们必须努力地去实现。电镀生产过程中 浪费能源的地方非常多，节能的空间很大，因此电镀企业在进行清洁生产技术改造时，必
13、须 依靠技术进步，尽力改变能耗高的现状。2.2.1 更新电能浪费多、直流输出性能差的整流电源在电镀行业清洁生产评价指标体系（试行）的定性评价指标中，已将“使用可控硅 整流电源和高频开关电源”列为清洁生产定性评价指标之一。由于硅整流、可控硅整流电源等传统整流电源大而重、电能转换效率不高（低于 80%），虽然可控硅整流电源的稳压、稳流精度已经较硅整流电源有明显的改善，但输出的直流电 仍有一定的波纹（纹波系数2-5%），这会影响电镀质量，人们虽曾不断地对其进行改进，但 难有突破性的成果。高频开关电源是在高频开关状态下（大于30kHz）将交流电转换为直流电，因此变压器、 滤波器的体积大为缩小，电能转换
14、效率显著提高（大于90%），具有明显的节能效果，直流纹波系数可低于1%，有利于镀层质量的提高；高频开关电源具备完善的保护功能，因此安 全可靠。自从大功率高频开关电源研制成功以后，以其取代硅整流、可控硅整流电源已经成 为必然趋势。技改时，必须淘汰那些型号旧、使用时间长、结构已经因腐蚀而遭到明显损坏、直流输出性能差（纹波系数大，转换效率低）、已不再能保证电镀质量的硅整流电源和可控硅整流 电源。若继续使用这些整流电源，不仅难以保证电镀质量，而且浪费电能。更新整流电源所需的费用，将很快从1-2 年内所节省的运行费用中得到补偿。目前高频开关电源市场竞争激烈，产品质量良莠不齐，为了防止购买中不必要的失误，
15、 笔者建议大家阅读电镀与涂饰杂志2006年第7期发表的由成都表面处理研究会的袁诗 璞先生撰写的对高频开关电源的困惑一文，一定会有所裨益。2.2.2解决整流电源直流输出端线路压降损耗大的问题整流电源直流输出端线路压降损耗超过20%的企业非常普遍，但这一问题却很少引起 人们的重视。线路压降损耗大，起因于从整流电源通向镀槽的整段传输低压直流电的线路各 环节的导电截面积过小、电接触严重不良。这些直流输出端线路压降损耗大的企业。每年将 浪费数万度的电能，损失可观，决不能视而不见。为此，电镀行业清洁生产评价指标体系（试行）的定性评价指标中，已将“整流器直 流输出端线路压降不超过10% ”列为评价指标之一。
16、2.2.3改造加热装备，合理使用热源、提高热能利用率电镀企业中浪费热能的地方也很普遍，因此技改时必须关注如何提高热能利用率的问 题。（1）除非无法使用城市集中供应的蒸汽（热水），否则企业不应再自行生产蒸汽来加 热溶液。因为自行生产蒸汽，既不安全，热能利用率又非常低，浪费很大。（2）电是二次能源，由于其清洁、控制方便、热效率高，越来越多的企业采用电加 热的方式。由于电加热元件或蒸汽热交换器的传热面积和结构直接关系到溶液 的加热速度和热能的利用率，因此在选配电加热元件或管式热交换器时，必须 经过认真的计算。当需要加热的溶液体积比较大（例如大于2m3），而且又有条 件使用蒸汽或热水加热时，应考虑使用板式换热器，在槽外进行循环加热，因 为这种加热器的传热效率明显高于管式热交换器，节能效果显著，而且结构紧 凑、维修方便、不占用槽内的工作空间，所以深受企业青睐。
