电镀清洁生产标准实施中一些问题的探讨
陆兴元（南京晨光集团有限责任公司 210006）
摘 要：分析了HJ/T314-2006电镀清洁生产标准在实施过程中的一些问题，探讨了具体的解决措施。
关键词：电镀 清洁生产 标准 探讨
HJ/T314-2006《清洁生产标准 电镀行业》已于2007年2月1日正式实施，本标准适用于电镀行业生产企业的清洁生产审核和清洁生产潜力与机会的判断，以及企业清洁生产绩效评定和企业清洁生产绩效公告制度。本标准的贯彻实施对于提高电镀清洁生产水平起着重要作用，但在具体实施过程中，遇到一些问题需要进行探讨。
1.镀层面积问题
根据清洁生产的一般要求，清洁生产指标原则上分为生产工艺与装备要求、资源能源指标、产品指标、污染物产生指标（末端处理前）、废物回收利用指标和环境管理要求等六类。考虑到电镀行业的特点，本标准将清洁生产指标分为四类，没有列入产品指标、废物回收利用指标。但产品电镀合格率是应该考虑的一项清洁生产因素，标准中没有单独考核，不等于不考核，而应该体现在其它项目中，如镀层金属原料综合利用率计算过程中，“镀件镀层面积”应改为“镀件产成品镀层面积”，与标准备注中的“全厂电镀产成品总面积”概念统一，即都应是统计的“合格品”数据。镀件带出液污染物指标计算公式中的镀件被测平板状面积也应该是指合格品面积，这样也就考核了产品指标。
2.平板状镀件问题
本标准以平板状镀件作为镀件带出液污染物指标考核依据，反映生产线实施清洁生产措施的效果，表面上是考虑到标准的公正性。实际上电镀的零件具有各种形状，清洗过程的带出液就不一样。平板状镀件的带出液是最少的，所以对不同零件的电镀清洗带出液污染物产生量超出本标准是必然的。但是，超出标准规定值是否达标本标准没有说明。电镀生产线的设计应是根据具体电镀产品进行的，而不能只考虑平板状镀件，所以标准应考核企业的实际电镀件较合理。如一个汽车铝轮毂的专业电镀企业，一般不会有平板状镀件，执行本标准就会有难度，用汽车铝轮毂镀件测试同样能反映生产线实施清洁生产措施的效果。
3.镀层金属原料综合利用率问题
镀层金属原料综合利用率是镀件上镀层金属量与镀层金属原料消耗量之比值。镀层金属原料量的消耗等于镀件上镀层金属量与电镀污染物中金属量之和。所以对同一电镀生产线，镀层厚度越厚，镀层金属原料利用率就越高，而且不同产品所要求的镀层厚度有很大区别。如一条镀三层镍的生产线，镀底层镍10µｍ，高硫镍1µｍ，因镀液中镍离子浓度基本一致，清洗时带出液污染物中镍金属量是一致的，但底层镍的厚度比高硫镍要厚，其金属原料综合利用率就会高得多。所以对底层镍和高硫镍如用同一镀层金属原料综合利用率来考核就显得不合理。
根据镀层金属原料综合利用率指标，在一定镀层厚度时，可求出没有利用的金属原料，即污染物产生量(ｇ/ｍ2)，与镀件带出液污染物产生指标（末端处理前）相比，虽然二者概念不一致，镀件带出液污染物是电镀污染物产生量的最主要来源，镍、镀装铬的铬指标相近，但铜、硬铬的差距较大，不尽合理（见表1、2）。
表1 在综合利用率为标准要求时的污染物产生量(ｇ/ｍ2)
|
镀种
|
镀层厚度，µｍ
|
比重，ｇ/cｍ3
|
污染物
|
一级
|
二级
|
三级
|
|
镀锌
|
10
|
7.17
|
Zｎ2+
|
12.65
|
17.9
|
23.9
|
|
镀铜
|
10
|
8.94
|
Cｕ2+
|
15.8
|
22.35
|
29.8
|
|
镀镍
|
10
|
8.9
|
Nｉ2+
|
0.47
|
0.77
|
2.2
|
|
装饰铬
|
0.5
|
7.0
|
Cｒ6+
|
2.3
|
11.1
|
14
|
|
镀硬铬
|
10
|
7.0
|
Cｒ6+
|
7.8
|
17.5
|
30
|
4.镀件带出液污染物产生指标(末端处理前)问题
镀件带出液污染物指标是在废水末端处理前，单位面积平板状镀件带出液的某污染物产生量，标准规定的采样点设置在所测镀种的最后一级回收槽或镀槽（无回收槽）上侧。实际上电镀过程中产生废水的过程除了零件电镀清洗带出液外，还有过滤机清洗、大处理翻槽过滤、跑冒滴漏产生的废水，电镀溶液分析废水，电镀工装和挂具带出液，报废的镀液等。镀件带出液污染物产生量(末端处理前)一般占污染物总量的80%左右，这一指标的考核是合理的，但在按照不同等级用水量条件下计算出来的单位面积污染物浓度都在每升几毫克范围，有些指标要求较高（见表3）。
表2 镀件带出液污染物产生指标(末端处理前)(ｇ/ｍ2)
|
镀种
|
污染物
|
一级
|
二级
|
三级
|
|
氰化镀铜
|
CN -
|
0.7
|
0.7
|
1.0
|
|
镀锌钝化
|
Cｒ6+
|
0
|
0.13
|
0.2
|
|
酸性镀铜
|
Cｕ2+
|
1.0
|
2.1
|
2.5
|
|
镀镍
|
Nｉ2+
|
0.3
|
0.6
|
0.71
|
|
装饰铬
|
Cｒ6+
|
2.0
|
3.9
|
4.6
|
|
镀硬铬
|
Cｒ6+
|
0.1
|
1
|
1.3
|
表3 镀件带出液污染物产生指标(末端处理前)污染物浓度(mg/L)
|
镀种
|
污染物
|
一级
|
二级
|
三级
|
|
氰化镀铜
|
CN -
|
7
|
2.3
|
2
|
|
镀锌钝化
|
Cｒ6+
|
0
|
0.4
|
0.4
|
|
酸性镀铜
|
Cｕ2+
|
10
|
7
|
5
|
|
镀镍
|
Nｉ2+
|
3
|
2
|
1.4
|
|
装饰铬
|
Cｒ6+
|
20
|
13
|
9.2
|
|
镀硬铬
|
Cｒ6+
|
1
|
3.3
|
2.6
|
|
新鲜水用量，t/m2
|
0.1
|
0.3
|
0.5
|
|
一般来说，平板状零件的电镀清洗时的带出量在0.1L/ｍ2左右，计算在0.1L/ｍ2带出量时的污染物产生量(ｇ/ｍ2)见表4。再按照不同等级用水量计算出来的污染物浓度(mg/L) 见表4。结果明显高于表3的结果，说明在实际应用中，必须根据要求设置回收槽，才能降低污染物带出量，达到标准要求。
表4 按平板状零件0.1L/ｍ2带出量时的污染物量和浓度
|
镀种
|
污染物
|
镀液浓度
|
污染物量
|
不同等级用水量时的浓度(mg/L)
|
||
|
镀锌
|
Zｎ2+
|
40 ｇ/Ｌ
|
4 ｇ/ｍ2
|
40
|
13
|
8
|
|
氰化镀铜
|
CN -
|
60 ｇ/Ｌ
|
6 ｇ/ｍ2
|
60
|
20
|
12
|
|
镀锌钝化
|
Cｒ6+
|
3 ｇ/Ｌ
|
0.3 ｇ/ｍ2
|
3
|
1
|
0.6
|
|
酸性镀铜
|
Cｕ2+
|
60 ｇ/Ｌ
|
6 ｇ/ｍ2
|
60
|
20
|
12
|
|
镀镍
|
Nｉ2+
|
50 ｇ/Ｌ
|
5 ｇ/ｍ2
|
50
|
17
|
10
|
|
装饰铬
|
Cｒ6+
|
130 ｇ/Ｌ
|
13 ｇ/ｍ2
|
130
|
43
|
26
|
|
镀硬铬
|
Cｒ6+
|
130 ｇ/Ｌ
|
13 ｇ/ｍ2
|
130
|
43
|
26
|
|
新鲜水用量，t/m2
|
0.1
|
0.3
|
0.5
|
|||
5.与水污染物排放标准的协调问题
电镀废水经处理后排放需达到水污染物排放标准GB21900-2008要求，但废水处理过程中因反应效率的问题，只有低浓度的废水处理后才能做到高标准排放的要求（见表5），为此必须做到二者标准的协调。
表5 GB21900-2008水污染物排放标准(部分)
|
序号
|
污染物
(mg/Ｌ)
|
现有企业水污染物排放限值
|
新建企业水污染物排放限值
|
水污染物特别排放限值
|
污染物排放监控位置
|
|
1
|
总铬
|
1.5
|
1.0
|
0.5
|
车间或生产设施废水排放口
|
|
2
|
Cｒ6+
|
0.5
|
0.2
|
0.1
|
|
|
3
|
总镍
|
1.0
|
0.5
|
0.1
|
|
|
4
|
总铜
|
1.0
|
0.5
|
0.3
|
企业废水总排放口
|
|
5
|
总锌
|
2.0
|
1.5
|
1.0
|
|
|
6
|
CN -
|
0.5
|
0.3
|
0.2
|
HJ/T314-2006标准中新鲜水用量是指消耗新鲜水量与全厂电镀产成品总面积之比（包括进入镀液而无镀层的面积）。而GB21900-2008标准中对单位产品基准排水量指用于水污染物排放浓度而规定的生产单位面积镀件镀层的废水排放量上限值。排水量指生产设施或企业向法定边界以外排放的废水量，包括同一排放口的与生产有直接或间接关系的各种外排废水（如厂区生产污水、冷却废水、厂区锅炉和电站排水等）。二者概念虽有些区别，但确有些不协调（见表6），清洁生产标准要求比污染物排放标准要求低，且电镀污染物排放标准中分单层镀和多层镀二种情况，也要合理些。但多层镀工艺种类也有很大差别，如工艺较复杂的汽车铝轮毂多层镀用水量会多，而镀乳白铬和硬铬的多层镀用水量就接近单层镀用水量。
表6 电镀新鲜水用量和单位产品基准排水量
|
1、HJ/T314-2006标准
|
||||
|
清洁生产指标等级
|
一级
|
二级
|
三级
|
|
|
新鲜水用量，t/m2
|
≤0.1
|
≤0.3
|
≤0.5
|
|
|
2、GB21900-2008标准
|
||||
|
特别
|
新建企业
|
现有企业
|
||
|
单位产品基准排水量，t/m2
|
多层镀
|
0.25
|
0.5
|
0.75
|
|
单层镀
|
0.1
|
0.2
|
0.3
|
|
6.建立标准镀层金属原料综合利用率概念
现有镀层金属原料综合利用率不能适应对不同镀层厚度产品的统一考核，在此提出建立“标准镀层金属原料综合利用率”概念，在同一镀层厚度(即每种镀层的典型厚度，或称为标准厚度)条件下进行考核，有利于提高标准的合理性。
标准镀层金属原料综合利用率计算公式：
式中： U——标准镀层金属原料综合利用率；
n——考核期内镀件批次；
Ti——第iµｍ；批镀件镀层金属平均厚度，
Si——第i批镀件镀层面积，m2；
d——镀层金属密度，g/cm3；
M——镀层金属原料（消耗的阳极和镀液中金属离子）消耗量，g；
m1——阳极残料回收量，g；
m2——其它方式回收的金属量，g；
A——镀层厚度校正值。A=（10- Ti）·Si·dµｍ，A值可为正负值。。其中10为标准厚度值10
按照标准镀层金属原料综合利用率概念，对不同镀层厚度的镀层可用同一指标进行考核，如装饰铬和硬铬的指标也可统一起来考核；可用于电镀企业实施清洁生产效果的对比，还可用于企业间电镀清洁生产效果的对比。原有的“镀层金属原料综合利用率”可用“实际镀层金属原料综合利用率”来表示。
7.结束语
电镀清洁生产标准的贯彻实施对推动电镀清洁生产起着重要作用，对电镀清洁生产标准在实施过程中出现的一些问题，仍需进行探讨，以确定更合理的概念和考核指标。本文提出如下建议：“镀层面积”应统一为“产成品镀层面积”，“平板状镀件”应改为“实际产品镀件”，并用“标准镀层金属原料综合利用率”考核指标代替“镀层金属原料综合利用率”考核指标，有利于提高标准执行的合理性；镀层金属原料综合利用率指标与镀件带出液污染物产生指标、电镀清洁生产指标与电镀污染物排放指标对比，有些数据指标不尽协调，需在修订标准时预以考虑，使电镀清洁生产标准能更好地发挥其指导作用，促进电镀清洁生产的实施。
参考文献：
[1] HJ/T314-2006《清洁生产标准 电镀行业》[S]
[2] GB21900-2008《电镀污染物排放标准》[S]